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原创 第十期产品组

紧跟行业趋势,一款无P单电压输入12V30A LLC方案产品(支持10万uF容性负载)

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钜微电源-小罗
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副总工程师
  • 2019-2-15 14:44:41
如果楼主的作品对你的研发学习和知识储备有了很大的帮助,欢迎点击活动页面投上你宝贵的一票吧!
       时光飞逝,岁月如梭,用这话谚语形容18年再贴切不过了,展望18年,想必有辛酸,有汗水,也赢得了收获。新的一年悄悄来临,不管愿不愿意,19年已经过去2个月,接下该是撸起袖子好好干了。新年刚过,心中更多是对未来的美好规划和憧憬,今天借助21电源网平台也预祝各位电源界同行19年都能身体健康,工作顺利,阖家幸福!!!              
       其实第十期DIY 原创活动早在去年11月就开始,我这算是搭上个末班车,希望能够赶得上。一直想来参加,刚好年底也比较忙。今天就把最近设计的一款产品分享出来,大家一起讨论,希望得到各位同行的意见和建议。共同成长!!!
       好了,言归正传。此次的参帖产品为一款无PFC 单电压输入(90-132Vac  180-264Vac)输出12V 30A的LLC方案产品,主要设计背景是目前市场上日益增长的户外亮化需求,灯箱以及灯条灯带的驱动。功率300W 400W  输出12V和24V居多,由于市场因素原因,此类产品对成本要求很严苛,很多都是无PFC设计,目前普遍方案都是494半桥和正激,但这两类案例的效率相对于LLC来说,都有一定的差距,想要实现自冷设计很难,且成本优势就不明显。而LLC由于其较高的效率和良好的EMI特性,在目前的方案选择和产品设计上越来越被首选。
        此次帖子内容包括:IC资料简介,原理图,PCB,计算表格Mathcad,关键点波形,测试报告等
        
本人是个格式控,为了让大家能够一目了然明白产品信息,所以下面的内容还是按照之前的几个帖子格式发帖
        输入:90-132Vac   180-264Vac(倍压输入方式,拨码开关切换)
        输出:12V 30A 同步整流  目标效率92+%

        亮点:单面PCB,标准铝壳,自冷式设计,支持10万uF容性负载启动(启动时间100mS内)
        产品用途:户外灯箱  灯条灯带以及无PFC要求驱动场合
        方案:日本新电元 MCZ5211ST+同步TEA1995T(NXP)
        技术探讨QQ:258086935   1 LLC 技术讨论群: 485492159
IC特点:MCZ5211ST
1.   搭载耐600V高圧的自启动端子,实现无损耗启动。NEW

2.   配备高信赖度的600V 耐压门极驱动器,可完成高边 MOSFET 直接驱动。
3.   配备LLC 换流器所需要的各种保护功能。(过电流、定时锁存、不足电压、过热保护)
4.   配备共振电流正负方向直接检测的电流保护功能。
5.   配备共振电流正负方向直接检测的共振偏离保护功能。
6.   通过Vc1 耐圧 35V 可应对宽范围的输入电压。  ( Vc2 UVLO 10V/7.5V typ. )
7.   内含MOSFET 驱动电源调整器(Vc2),能够实现稳定驱动。
8.   配备独立的高边・低边门输出低电压保护功能(UVLO)。
9.   配备MOSFET  di/dt 降压软启动功能。
10. 配备Brown Out 等低输入电压动作时的动作中止安全保护功能。
11. 配备应对峰值负荷的频率过电流保护功能(OCP2)的输入电压修正功能,能够通过输入电压减少过电流保护动作开始时的依赖性,降低过负荷压力。 NEW
12. 通过切换OCP2 动作时的定时充电电流的两个不同级别,实现数100ms峰值负荷时的稳定动作与过大峰值负荷时的安全保护。
13. 配备主备功能,有效改善轻负荷时的设备效率。
14. 配备高效率突发功能,有效改善待机负荷时的设备效率。
15. 配备依靠外部信号的瞬间锁存停止功能(SST 端子)。
16. 配备Vc1 OVP 功能(瞬间锁存停止)。NEW
17. 通过适用高频率化的控制稳态工作500kHz动作。NEW


12V 30A原理图:

PCB截图:

PCB截图

PCB截图


产品外形:


接10万UF容性负载满载启动:

接10万UF容性负载满载启动

接10万UF容性负载满载启动



满载启动:

满载启动

满载启动



底层PCB:

底层PCB

底层PCB



10万UF容性负载(45个2200uf)

10万UF容性负载(45个2200uf)

10万UF容性负载(45个2200uf)



10万UF容性负载(45个2200uf)

10万UF容性负载(45个2200uf

10万UF容性负载(45个2200uf




空载@Vin 180Vac(4mS)

空载@Vin 180Vac(4mS)

空载@Vin 180Vac(4uS)

空载@Vin 180Vac(4uS)

满载@Vin 180Vac(4mS)

满载@Vin 180Vac(4mS)

满载@Vin 180Vac(8uS)

满载@Vin 180Vac(8uS)

空载@Vin 220Vac(4mS)

空载@Vin 220Vac(4mS)

空载@Vin 220Vac空载(4uS)

空载@Vin 220Vac空载(4uS)

满载@Vin 220Vac(4mS)

满载@Vin 220Vac(4mS)

javascript:;满载@Vin 220Vac(4uS)

javascript:;满载@Vin 220Vac(4uS)

空载@Vin 264Vac(4mS)

空载@Vin 264Vac(4mS)

空载@Vin 264Vac(4uS)

空载@Vin 264Vac(4uS)

满载@Vin 264Vac(4mS)

满载@Vin 264Vac(4mS)

满载@Vin 264Vac(4uS)

满载@Vin 264Vac(4uS)

原理图截图

原理图截图

AC 90V 输入测试

AC 90V 输入测试

AC 115V 输入测试

AC 115V 输入测试

AC 132V 输入测试

AC 132V 输入测试

AC 180V 输入测试

AC 180V 输入测试

AC 230V 输入测试

AC 230V 输入测试

AC 264V 输入测试

AC 264V 输入测试

MCZ5211ST应用手册(中文版).pdf

3.07 MB, 下载次数: 132, 下载积分: 财富 -2

LLC芯片手册

TEA1995T.pdf

190.02 KB, 下载次数: 57, 下载积分: 财富 -2

同步芯片手册

MCZ5211-360W-12V30A.pdf

191.44 KB, 下载次数: 178, 下载积分: 财富 -2

原理图

LLC变压器計算表格 12V 30A.xls

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变压器验算表格

long609689209
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  • 2019-2-15 14:55:42
 
占楼听课
钜微电源-小罗
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  • 2019-2-15 17:26:49
 
感谢支持
long609689209
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副总工程师
  • 2019-2-19 14:17:40
 
罗工,你的计算表格怎么是php后缀,不是excel格式的吗?,下来以后打不开呀
钜微电源-小罗
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副总工程师
  • 2019-2-20 10:24:44
 
是EXCEL文件的啊,难道我这边用的是WPS,版本问题吗?你再试试看下  不行的话  我转个低版本的再上传
long609689209
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副总工程师
  • 2019-2-21 14:10:56
 
很奇怪,不知道为什么我下载下来的文件是  forum.php。换了浏览器也是这个文件,大家下载的不是这样的吗
双极晶体管
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副总工程师
  • 2019-2-22 08:30:45
 
文件后缀名php改成xls
long609689209
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副总工程师
  • 2019-2-22 09:04:09
 
感谢,已经可以了
windlei
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高级工程师
  • 2019-2-15 15:06:36
 
占楼听课
钜微电源-小罗
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副总工程师
  • 2019-2-15 17:27:26
 
感谢支持
wanghuailin
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  • 2019-2-15 15:11:09
 
占座,听课
钜微电源-小罗
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副总工程师
  • 2019-2-15 17:27:48
 
感谢支持
xiyang186
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助理工程师
  • 2019-2-15 15:19:31
 
罗总:威武
占楼听课...
z443233785
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副总工程师
  • 2019-2-15 15:52:32
 
罗总:威武
占楼听课...
板子很宽裕啊。。羡慕哦
压敏放X电容前面好点。。。
钜微电源-小罗
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副总工程师
  • 2019-2-15 16:02:34
 
嗯  标准外壳的板子,双面PCB很贵  所以选用的单面板来设计
好的  压敏放前面  多谢指点
thjn2130790
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高级工程师
  • 2021-9-15 04:12:45
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你是什么时候做的板子,现在双面的比单面的便宜哦。
钜微电源-小罗
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副总工程师
  • 2019-2-15 17:26:06
 
感谢支持
世纪电源网雪花
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超级版主
  • 2019-2-15 16:00:37
 
听课听课

jiangshizp
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本网技师
  • 2019-2-15 16:04:44
 
占位听课
钜微电源-小罗
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副总工程师
  • 2019-2-15 17:25:06
 
感谢支持
zzzjt
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高级工程师
  • 2019-2-15 18:33:29
 
罗工,你的输出电压可调吗?如果输出12~14V可调的话,180V输入14V满载输出时的频率和264V输入12V满载输出两个频率会不会偏差的太多?
钜微电源-小罗
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副总工程师
  • 2019-2-18 09:32:25
 
输出12-14V可调有试过,在180V的时候,14V会比12V时会低20K左右,这里主要考虑就是低压下的影响,高压264V的话,没多大问题的
zzzjt
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高级工程师
  • 2019-2-18 13:47:30
 
频率变化不大啊,罗工你的k值取到多少了?还有原理图上的谐振电容是473,低压180V的时候90k的工作频率能出的来360W?
钜微电源-小罗
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副总工程师
  • 2019-2-18 14:03:27
 
低压下12V调到14V 变化了20多K呢,也还算挺大的啊。高压264频率也会变的,只不过那影响不大,最主要还是低压下的影响。谐振电容目前是473,出功率没问题的  K值是5.6,这是变压器的验算excel表格  Mathcad的我编译好也会发出来,目前备注还没写



EXCEL表格

EXCEL表格
zzzjt
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高级工程师
  • 2019-2-18 14:41:12
 
罗工,你的EXCLE表格可以发一下过来参考参考吗?
钜微电源-小罗
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副总工程师
  • 2019-2-18 17:19:05
 
好的,我放一楼吧  方便大家下载参考讨论
垦丁太鲁阁
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副总工程师
  • 2019-2-27 17:42:05
 
这个输出参数,最大的难点还是在主变压器副边绕组的绕制,30A的输出如果用多股的漆包线,加工难度太大,变压器的Pin脚需要特殊处理不说,挂脚就很难实现。副边绕组应该是用了铜皮,裁剪好后做下绝缘处理,最后用粗的铜线引出,再挂到变压器脚上。目前为止低压大电流的变压器副边,好像也没有太多好的办法,不知道大家有没有好的方法可以分享,最好是低成本、好加工。
钜微电源-小罗
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副总工程师
  • 2019-3-4 09:30:33
 
是的,有用多股线和铜箔的变压器做对比,铜箔的温升和效率表现的好些,但是加工难度和成本更高些。
MaiLANG
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高级工程师
  • 2019-2-15 21:01:50
 
楼主能发个PDF的原理图吗,1楼截图看不清
钜微电源-小罗
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  • 2019-2-18 09:25:06
 
好的   我发1楼
钜微电源-小罗
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副总工程师
  • 2019-2-18 14:09:01
 
申请的锐骏的低压MOS到了,下午换上测试看看效率相差多少。之前用的新洁能的60V 200A 内阻2.1Mr  效率最高点91.79%,离92%+还得继续优化
锐骏的60V 200A 内阻2.8Mr,效率又得低了,没办法,成本啊成本

效率

效率
cavim
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  • 2019-2-19 10:29:25
 
很影响啊!
钜微电源-小罗
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  • 2019-2-25 20:19:45
 
锐骏的管子测试,低了一个多点的效率。多了6W多
锐骏RU6199 60V200A.png
新洁能NCEP60T20A 60V 200A.png
钜微电源-小罗
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  • 2019-2-25 20:40:14
 
今天有事,接好线,开始测试温升

同步芯片及LLC芯片

同步芯片及LLC芯片

LLC MOS及谐振电感

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主变压器磁芯及次级同步MOS

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次级输出电容及主变压器线包

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整机测试

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  • 2019-2-27 17:33:14
 
新电元的这款芯片没用过,半桥部分的电流采样用两颗0.2R的功率电阻,这么大功率其实还是很影响效率的,可以做个电容分流的无损检测,并不会增加多少成本。
lclbf
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  • 2019-2-21 18:02:51
 
好文章,坐等学习!
xingyuhaidong
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顶顶顶
power雨点
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  • 2019-2-25 16:42:14
 
鼎  学习了
qihuaman
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本网技师
  • 2019-2-25 16:59:35
 
听罗工讲课长大的
钜微电源-小罗
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谢谢  
感谢支持和关注
一房一厅
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本网技工
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6666厉害
jacksnom
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本网技师
  • 2019-2-25 17:37:59
 
感谢罗工的分享!
钜微电源-小罗
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多谢支持和关注
kaa_jack
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本网技师
  • 2019-2-27 08:19:00
 
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副总工程师
  • 2019-2-27 18:01:09
 
这款电源要过EMC?看了下原理图,传导过的可能性还比较大,辐射方面没看到有对应的器件,可能水平和垂直两个方向都比较难。
钜微电源-小罗
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副总工程师
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还没有实测,基本上EMC的器件都有保留
pxbfeng
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高级工程师
  • 2019-4-13 11:55:54
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占楼听课
新电元有听过,芯片成本相对高一点
ancohtg
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跟着大神学习。
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感谢分享!
milkbob123
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学习一下
htw520
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本网技师
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没上传温度数据,估计是温度过不了
jinlinzhang
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副总工程师
  • 2021-9-17 14:28:19
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发帖子的罗工我认识,这个过温升真不难。
jinlinzhang
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副总工程师
  • 2021-9-17 14:32:12
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最大可能谐振电感温升稍高点,用大一点的磁芯就行。如果是集成漏感的就要难搞很多。具体的你感兴趣直接咨询他
xuhui717841162
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