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5W LED设计,求补充!求修正!求指点!

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wudajian008
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本网技师
  • 2011-11-4 16:55:05
刚做LED不久,没有什么调试经验,基于理论搞了个变压器参数,以及一些小小的调试经验,班门现丑了,但目的很明确,想做到抛砖引玉,引出一套完整的设计方案。在此,望各位热心的高人不吝赐教,指点迷津,加以点拔!
AC输入:85~265V,要求功率为5W,效率大于或等于75%,功率因素>0.5,频率为60K,欲使用低成本的OB3390芯片,试计算变压器。
1)
确定使用何种灯珠,以及VoIo
Po=5W×0.75=3.75W,仿流明1WLED灯珠Vf=3.2~3.6VIf=350mA,假定使用4个相串联=>o=3.4×4×0.275,推算出Vo=13.6VIo=275mA,符合0B3390的设计值;
2) 确定Vor和匝比NDmax:
假定使用耐压为600VMOSFET,最大额定电流1A;使用反向压降为100V的稳压二极管,正向导通电压为0.5V
VorVmos×0.8-Vacinmax =>Vor480-375105V
匝比N=初级圈数Np÷次级圈数Ns,会影响到DVOR,在这里先确定N;
0.8Vdz> Vacinmax/N+Vo => N>5.65
0.8Vmos>N·(Vo+Vf)+Vacinmax => N7.45
本例中,采用LC型滤波,纹波系数理论值很小,视直流电压约为交流输入的0.95倍,Vacmindc=85×0.95=81V
由于N=Vor/(Vo+Vd) ,全部满足设计要求比较困难,综合考虑后,选定N=6
=>Vor=84.6V
查阅OB3390资料,Dmax0.48,即最低电压输入的情况下,Dmax0.48
D=Vor/( Vor+Vacmindc)
在本例中取D=0.45 =>Vacmindc=108.8V
折中选择后确定输入电压为:108~265V
3) 确定Ton和周期T:
0B3390为原边控制模式的IC,因此工作于DCM模式,根据大量经验得出Ton+Toff=0.8T
T=1/f =>T=1/60000=16.6uS
Ton=0.8·D·T => Ton=5.976uS

4-1) 计算初级电感量以及次级电流峰值
次级输出为已知量,由次级开始推算较为容易。
Ils=Io/(1-D) =>Ils=0.5 Ils为次级绕组的平均电流;
Ilr= Ils/N => Ilr=0.083Ilr为初级绕组的反射电流平均值;
Ipp=1.2·Ilr => Ipp=0.099,根据此数值设置最大输入电流限制;
根据伏秒法则Von·Ton=Voff·Toff=Lp·Ilr·r(r为电流纹波率,取经验值0.5)可以计算出:
Lp=Von·Ton/Ilr·r),其中Von应是在最小电压输入时的直流值,此时Vacmindc=108.8V
=>Lp=13135uH=13.1mH
与实际值相差太大,此公式有疑问。
4-2)计算初级电感量以及次级电流峰值
根据电感方程L=V·t/Ipp => Lp=Vinmin·Ton/ Ipp
Ton=D/f
CCM时,Ipp=2Po·K/( Vinmindc·D·电源效率),K1.5DCM模式下,K值应当>1
=>Lp = 605.07÷0.306=2.124mH
制作电感时,取值偏大10%,用做误差,即Lp=1.1×2.1=2.33 mH



5) 【根据4-2)】选择磁芯:
AP=Aw·Ae=(10000Pt)/(2B·f·J·Ku)
其中:Pt=Pin+PoJ是电流密度,选择值为300~500Ku为绕组系数,选择0.2~0.5;取值时为安全考虑,电流密度选最大,绕组系数选最小。
=>AP=0.0304,查电感手册可知EE13AP值为0.05702,与本例中接近;

6) 【根据4-2)】确定最小匝数:
查电感手册可知EE13Ae=17.01
Ipp=2Po·K/( Vinmin·D·电源效率)= 0.306
=>Np=Lp·Ipp/(Bm·Ae)=140
需要说明的是Lp的单位此时选择为uHBM此时选择为0.3
=>Ns=Np/N=23.3Ns取值要偏大,取24
=>Np= Ns·N=140
验证Bm= Lp·Ipp /120×Ae=0.298,对于铁氧体来说Bm0.3范围内是非常合适的。

7) 确定线径:
铜线直径=1.13×根号下【I/电流密度】,电流密度选为6
初级Ipp=0.306,铜线直径=0.248,查表可知选用0.287直径的线足以;次级Ilp=0.306×6=1.836,铜线直径=0.621,查表可知选用0.643直径的线足以;如初级绕组选择TEX 3层绝缘线的话,电流密度可以选择为10,则可以算出初级铜线直径=0.327,选用0.361直径的铜线即可。

8)调试
[7.1] 电感制作
先在骨架上绕上初级绕组120T,磨气隙,使电感量达到3.7mH
缠上胶带,继续添加IC电源绕组,最后绕次级绕组, 2组绕组间不添加胶带或屏蔽线,以方便调试;
[7.2]PCB绘制
RCD回路以模板为依据,选择添加或不添加;有模板或是量产的样品时按样板布局和走线,需自己设计时,PCB本着元件发热量影响大小的原则摆放,走线时,高频线要短而且尽量粗。
[7.3]调试
7.3.1RCD回路的线路板可直接上电,需要RCD线路但不能确定漏感大小时,可选择1.4Vor的稳压管先替代RCD回路,IC外围电路按推荐值;
7.3.2以最低电压慢慢上调,待灯稳定后测试初步的数据(最小输入为100V左右),如:VmosVoIoVrcdPinPF VdVoVo、输出电压波形、输出电流、波形MOS漏极电压波形等等,并做下详细记录,以方便调整后作对比;
7.3.2对比要求数据
7.3.2.1VoIo偏小,增加初级绕组,但比例不能<5.65,同时调整IC供电端圈数;减少初级绕组不能满足要求,即需调整次级绕组,减小电感量以增加Vor,将影响原设计值,需反推出符合要求的理论值;
7.3.2.2VoIo偏大,减小初级绕组,但比例不能>7.45,同时调整IC供电端圈数;增加初级绕组不能满足要求,即需调整次级绕组,增加电感量以减小Vor,将影响原设计值,需反推出符合要求的理论值;
7.3.3.3温度点测试,主要测试开关管、变压器、电解电容、IC、输出二极管的温度,LED灯珠温度、腔体温度等,温升的控制方法不做详细概述;
7.3.3.4 RCD设计,一般钳位电容Cc的电压为Vclamp=0.9Vmos-Vacinmax;估计出漏感LlkLp1~5%,实际测量比较困难;确定钳位电阻Rc=[2Vclamp-Vor)·Vclamp]/[Llk·Ipp·Ipp·f]CcVcalmp/Rc·f·Vcalmp·0.2)。最后需要观察RCD的波形,根据标准波形进行微调,一般R取值为几十K以上级别。
[7.4]性能测试
包括光通量、色温和显色指数等,检查LED灯珠是否符合要求;各类性能测试按品管要求。
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admin
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管理员
  • 2011-11-4 16:58:43
 
帮你编辑了一下 贴出来了
wudajian008
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本网技师
  • 2011-11-4 17:11:37
 
非常感谢!
顶起!
渔舟唱晚
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  • 2011-11-4 17:18:58
 
一:首先思路要清晰:
1:OB3390是PSR控制模式。
2:PSR都是工作在DCM工作模式下。(你设计时应该按DCM模式下来设计)
断续模式:TON+TOFF=0.8T
二:其实变压器没有你想象得那么复杂
1:首先要确定匝比
2:占空比
3:当你计算一变压器后,可以通过以下公式去验证其工作频率
FS={(N)2*(U0+UDF)*0.935/8*Lp*IO}
渔舟唱晚
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版主
  • 2011-11-4 17:22:55
 
其中LP为原边电感量,IO为实际恒流点电流!!!
wudajian008
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本网技师
  • 2011-11-4 18:24:02
 
谢谢 !原来原边控制的IC都是工作在DCM模式!
非常感谢!
人品+10分!
nevou
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高级工程师
  • 2011-11-7 09:42:28
 
看到第一步我就疑问了~ Po=5W*0.75?? 该除吧
wudajian008
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本网技师
  • 2011-11-7 13:16:26
 
Po=Pin×效率
Pin=Po/效率
nevou
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高级工程师
  • 2011-11-8 18:37:45
 
那你5W是Pin?5W是LED消耗的功率吧 不该Po???Po Pin 你怎么定义啊
wudajian008
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本网技师
  • 2011-11-8 20:53:32
  • 倒数10
 
Po才是LED消耗的功率,Pin不但包含LED消耗的功率而且还包含电子元器件消耗的功率。
效率=实际输出功率(Po)/整灯功率(Pin);相信这个大家都是很明白的。
nevou
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高级工程师
  • 2011-11-9 11:39:22
  • 倒数8
 
对啊,既然Po是LED消耗功率 不就是Po=5W?然后 Pin=Po/n=5/0.75 你自己矛盾啊
nevou
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高级工程师
  • 2011-11-9 11:41:33
  • 倒数7
 
5WLED设计不是指LED消耗5W?  偶糊涂了
eric.wentx
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版主
  • 2011-11-9 16:04:53
  • 倒数5
 
你不要纠结这个问题

LED电源5W
1. 5W的LED灯 (实际灯上的功率或小于5W或大于5W)
2. 5个1W的LED灯 (实际灯上的功率或小于5W或大于5W)
3. 其他N种组合( (实际灯上的功率或小于5W或大于5W))
4. 输出功率5W
5. 输入功率5W
上面5种是百花齐放...所以你根本不要纠结
ope8363744
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副总工程师
  • 2011-11-9 15:50:59
  • 倒数6
 
老大,
最后一个公式N是什么?还有N后面的2 是平方的意思吧? UO是输出电压吧,UDF是输出二极管压降吧?
wudajian008
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LV2
本网技师
  • 2011-11-15 21:56:28
  • 倒数4
 
不知道你说哪个公式,但是N一直是匝比,Uo是输出电压,Udf是输出二极管压降.
渔舟唱晚
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版主
  • 2011-11-16 09:31:58
  • 倒数2
 
是的。
雷霆万钧
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副总工程师
  • 2011-11-7 09:56:18
 
简单问题复杂化
反射电压 不要超过80V
匝比取5.5以下,
初级电感量2.4左右
初级绕组匝数大概取140.线径0.15就够了,
wudajian008
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本网技师
  • 2011-11-7 13:17:43
 
谢谢,但是你的数据按照我的计算,有风险。你的数据有什么依据吗?
s358530
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LV4
初级工程师
  • 2011-11-8 22:02:22
  • 倒数9
 
本家做高频变压器,知识懂的少,在其坐井观天。看看高手解招。
wudajian008
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本网技师
  • 2011-11-15 21:59:40
  • 倒数3
 
85V交流电压经过桥堆整流,再经过4.7uF的电解滤波,输出的直流电压值是多少呢?
据说是空载时85*1.414=120.19V,带负载时是85*1.2=102V,
那么在计算变压器的时候,显然是要按照带负载时的数值来计算,对不对?
请大家点评
wu15950020595
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高级工程师
最新回复
  • 2011-12-10 11:52:47
  • 倒数1
 
请教下,你现在线径和匝数能绕下吗?或者有什么公式能验证这样的匝数和线径可绕下?
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