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反激输出5V2A,9-36Vin,方案讨论

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ly1998678
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高级工程师
  • 2024-5-7 16:52:21
10问答币
1、肖特基整流,5V2A的效率不知道能达到多少,有没有必要投板做一次,还是直接考虑第二种方案
2、同步整流

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我用的匝比是7:3,初级电压尖峰估计在75V左右,所以选用的100V开关(低压DCDC主要损耗由电流引起,次级电流大、圈数少一点也有利于降低变压器铜损) 这样次级峰值电压可以控制在27V以下(全程DCM,不行再加点RC吸收、保证电压尖峰不超过5V),二极管就可以用30V的 关键还是散热,二极管功耗接近1W,SMA搞不定,必须TO-277 国产MOSFET只要Rds_on低一点,这个电压条件下的开关损耗并不太大,应该问题不大 全程DCM的话,对整流二 ...

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wl777wl
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  • 2024-5-7 17:23:22
 
有现成的方案!

ly1998678
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  • 2024-5-7 18:02:34
 
还望不吝赐教!
gaohq
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  • 2024-5-8 07:09:30
 
区区2A电流还搞同步整流?
ly1998678
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  • 2024-5-8 14:49:55
 
就怕比较临界,想做83左右的效率,与竞品一致
azhai
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  • 2024-5-8 08:42:27
 
效率要求如何
ly1998678
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  • 2024-5-8 14:50:52
 
83左右,最低得80
xkw1cn
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  • 2024-5-8 09:34:35
 
这;还是需要看你要求。这个等级;有很多应用场景。设计思路大相径庭。
开关频率30~300kHz都有用。
ly1998678
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高级工程师
  • 2024-5-8 14:46:26
 
频率基本在300K左右,初步设计以330K,算是小模块目前比较常规的频率了
xkw1cn
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  • 2024-5-8 09:36:09
 
效率;一般在72%~90%。如果变压器设计的不理想;有可能仅55%左右。
ly1998678
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  • 2024-5-8 14:41:58
 
72太低了,最少得80
ly1998678
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高级工程师
  • 2024-5-8 14:45:29
 
变压器这边我倒没啥问题,自己算的跟竞品的都一致,就怕效率临界,活活得改一版,78/79就头疼了
zhuliu09
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  • 2024-5-8 14:30:22
 
选择什么方案要看成本和效率的要求。输出2A不算大,用二极管整流没问题,选择一个正向导通电压VF小的二极管就可以了,注意做好散热,效率不会比SR差多少的。
ly1998678
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高级工程师
  • 2024-5-8 14:40:58
 
外形尺寸25.4*12.7 *11.2mm,磁芯ER11,准备选用TO-277封装的ST10100L(长晶),效率要做到83左右
zhenxiang
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副总工程师
  • 2024-5-8 21:31:00
 
到不了83  也就是大于80能
ly1998678
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高级工程师
  • 2024-5-8 14:48:05
 
因为做了12V/10W的,后来发现SMA封装的二极管不适合5V/2A输出,想做5V时候改为To-277,实在不行就考虑同步整流
joezzhang
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副总工程师
  • 2024-5-8 18:41:39
 
用料好一点,80%应该问题不大(10*80%-10=2.5W),主要还是肖特基二极管散热
5V 2A Flyback.JPG
ly1998678
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高级工程师
  • 2024-5-9 09:13:52
 
咱两算的参数大体一致,但是我看了您图片那个TO-277的肖特基,耐压肯定是不够的,最起码得45V的管子,效率可能还会再低一点
捕获.PNG
joezzhang
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副总工程师
  • 2024-5-9 15:14:27
 
我用的匝比是7:3,初级电压尖峰估计在75V左右,所以选用的100V开关(低压DCDC主要损耗由电流引起,次级电流大、圈数少一点也有利于降低变压器铜损)
这样次级峰值电压可以控制在27V以下(全程DCM,不行再加点RC吸收、保证电压尖峰不超过5V),二极管就可以用30V的


关键还是散热,二极管功耗接近1W,SMA搞不定,必须TO-277

国产MOSFET只要Rds_on低一点,这个电压条件下的开关损耗并不太大,应该问题不大

全程DCM的话,对整流二极管的Qrr之类的要求相对也较低,主要找低VF的就好
ly1998678
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高级工程师
  • 2024-5-9 16:45:49
 
首先谢谢老师的回复,我说下我的几个疑问点:1、7:3应该不是75V左右的应力吧,5*(7/3)+36≈50V
                                                                   2、匝比大了确实次级应力会下降一点,可是在过流情况下的次级峰值电流已经高达20A(按额定两倍的过流极限考虑),即使不考虑过流状态,对应的原副边峰值电流也会增大。
                                                                   3、玄学+经验  永远是个折中设计,我想问下老师的匝比是算下来接近7:3直接取的,还是比如6:4,为了改变应力强行靠下来的。
joezzhang
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副总工程师
  • 2024-5-9 18:59:15
 
1. 我按最坏情况40V输入,并加了20V漏感振荡尖峰电压

2. 正常满载情况峰值电流11A,我只考虑了125%过载,没有考虑200%过载

3.主要是考虑降低电压应力从而可以选择更低VF的二极管,同时DCM工况可以放宽Qrr的限制。330kHz搞CCM的话,Qrr造成的开关损耗非常可观




ly1998678
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高级工程师
  • 2024-5-10 09:29:07
 
多谢老师回复,针对上面三个疑问,解决了部分困惑
1、最恶劣情况也许尖峰电压会那么大,这个可以搁置,板子不出大问题一般没那么大尖峰,MOS是100V的,应该没啥大问题,一般的最恶劣应力是在短路情况下,到时候我实测再看。
2、我这边按1.25倍也就是2.5A负载电流算出的副边峰值电流是15A,可能算法不同,此贴先不去考虑细节了,不过考虑到此产品的峰值电流肯定是11-20A之间了(按过流1.2-2倍),完全排除SMA封装的可能性,一般SMA封装If为5A,电流过大,发热严重。
3、非常同意这句话,也是DCM的一大优势。
4、下面附上原理图与参数,还望老师指点,看看方案上有什么可以改进的,准备把这个产品从研发到落地全部写于此贴。
ly1998678
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高级工程师
  • 2024-5-10 10:06:17
 
看看有没有不合理的地方
捕获.PNG
gaohq
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总工程师
  • 2024-5-10 12:57:12
 
建议分3个电容到 L1的左边。反激,要提高效率,优选 QR模式啊
ly1998678
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高级工程师
  • 2024-5-10 18:27:41
 
π型滤波吗?这个可以考虑,QR反激我还没做过,军品的话常规就那几个片子,这些先不考虑,还请老师看看方案有没有什么需要改善的,芯片外围 反馈这些的
Ali21
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高级工程师
  • 2024-5-18 12:49:23
 
不仅仅是滤波的问题,可以分析下电感左侧没有电容时的工作模态,已经与常规反激不一样了。
zhenxiang
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  • 2024-5-22 21:36:41
 
在这个产品上没有一家是用QR的谁用谁傻。低压输入开关损耗不是主要问题, 问题更大的是低输入时候的导通损耗和驱动损耗。
zhenxiang
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  • 2024-5-22 21:35:05
 
这个体积下用QR最不实际了  首先变压器就放不下
dengkeak
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  • 2024-5-23 10:03:39
 
光耦上面的供电用电感前 不用输出的
ly1998678
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  • 2024-5-23 13:25:05
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有道理,之前在别的地方也看过,我记录下,下次试试
QKY
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  • 2024-6-6 18:44:00
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你这个刚上电给VCC供电的启动电路,电压跟输入电压一样?你的VCC电压最高多少?看到比较多的是Vin串一个启动电阻给VCC供电。
1717670125979.png
QKY
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高级工程师
  • 2024-6-6 18:51:31
  • 倒数2
 
你这个刚上电给VCC供电的启动电路,电压跟输入电压一样?你的VCC电压最高多少?看到比较多的是Vin串一个启动电阻给VCC供电。
1717670125979.png
ly1998678
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最新回复
  • 2024-6-17 15:05:25
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最高不超过10.8
ly1998678
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  • 2024-5-9 09:17:17
 
5V2A是不是选SMA封装肯定是不如TO-277封装,我之前有一个12V/0.833A的选的SMA封装的肖特基,想着5V/2A换个TO-277的,我的选择是否正确,多谢老师回复
ly1998678
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高级工程师
  • 2024-5-9 09:31:28
 
忘了加一句,全国产化,效率肯定不如国外器件
zhenxiang
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  • 2024-5-8 21:29:33
 
能大于80,24V输入时候
ly1998678
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  • 2024-5-9 09:22:32
 
能有83最好不过了,竞品拆解是用的同步整流,但是他可能是做一系列图方便,我不想按那种,所有请教下不用同步整流、常规肖特基的效率极限,图片是竞品的效率,最差我想的是三端电压都上80,不差太多也行。
捕获.PNG
wl777wl
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  • 2024-5-9 15:46:31
 
采用反激拓扑,变压器ER9.5     开关频率330KHZ    40V肖特基就可以。   

ly1998678
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  • 2024-5-9 16:25:41
 
这跟我上个产品12V/0.83A如出一辙,我就是选的9.5,后来发现算出来的匝比跟线径不适合绕制,AE太小,NP就大(8:12),对应的线径可选的也就越细,沟槽高度有限层数叠不起来,过电流能力太差,现在准备换ER11的去试,以上仅对于12V那个产品,说到5V2A的这个的话,现在是ER11,匝比6:4,理论的肖特基电压应力在29,加点尖峰寄生参数等也就30出头,45V肖特基理论上可行,额定负载(不考虑过流)次级峰值电流在7A左右,此时SMA封装是不是就不合适,请老师点播下SMA封装跟To-277封装 选哪个,不知道我的理解是否有误,To-277的过电流肯定会更大,预选TO-277
zhenxiang
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  • 2024-5-10 09:00:53
 
那种下面焊盘金属面积大的SMA就行
ly1998678
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  • 2024-5-10 09:31:10
 
SMA的IF为5A,太小了,后面如果有机会,我会换上SMA的测试记录。对比一下
zhenxiang
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  • 2024-5-10 08:59:20
 
效率到不了83
ly1998678
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  • 2024-5-10 09:34:46
 
图片为竞品,83是典型效率,最大我估计能到84,数据手册最低80
微信图片_20240510093311.jpg
zhenxiang
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  • 2024-5-10 22:12:58
 
他这个同步整流用的哪个国产芯片
wl777wl
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  • 2024-5-16 15:13:08
 
反激+同步整流   不知道你测试开关频率了吗? 满载频率多少? 半载频率 ,空载频率     一半也就支持到200KHZ

zhenxiang
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LV8
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  • 2024-5-18 12:23:31
 
ER9.5的变压器频率要搞到350K附近
wl777wl
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LV8
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  • 2024-5-22 19:00:21
 
看图就是自驱动的同步整流。。。。也没什么

zhenxiang
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  • 2024-5-22 21:38:21
 
自驱动的空载功耗太大
dengkeak
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  • 2024-5-23 09:58:11
 
这个是半英寸吧 变压器可以用ER11.5的 我是按5V/3A做的 同步整流效率86
ly1998678
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  • 2024-5-23 13:26:50
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你说对了,1*0.5英寸,用的ER11,我不想用同步整流,直接一个To-277搞定,就是担心效率
dengkeak
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初级工程师
  • 2024-5-23 19:31:51
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同步整流芯片不好整 睿芯的有WKB风险 其他家有用隔离芯片 原边驱动反向驱副边MOS 不好整还是TO277 大于80应该是有的 之前有用er7.5做的5V/8W 二极管TO277 效率有81/82
ly1998678
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高级工程师
  • 2024-5-27 09:52:10
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好,那就先上一板TO-277,等做出来我发出来
aymm
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  • 2024-5-16 15:06:28
 
请问初级用的是什么型号,启动时间多少?
ly1998678
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  • 2024-5-20 13:27:28
 
芯片还是什么?
aymm
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  • 2024-5-22 10:05:08
 
是芯片
ly1998678
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  • 2024-5-22 13:28:49
 
LM5021
aymm
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  • 2024-5-24 14:25:25
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谢谢
zhenxiang
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  • 2024-5-24 21:59:56
  • 倒数6
 
前面的LM要换下吧要不怎么国产化。
ly1998678
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嗯 换过了 原理图上没标
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