鉅大LARGE | 點擊量:1442次 | 2019年12月27日
工程師實戰(zhàn)經(jīng)驗:PSR原邊反饋開關電源設計的“獨特”方法
目前比較流行的低成本、超小占用空間方案設計基本都是采用PSR原邊反饋反激式,通過原邊反饋穩(wěn)壓省掉電壓反饋環(huán)路(TL431和光耦)和較低的EMC輻射省掉Y電容,不僅省成本而且省空間,得到很多電源工程師采用。
下面結合實際來講講我對PSR原邊反饋開關電源設計的獨特方法——以實際為基礎。
要求條件:
全電壓輸入,輸出5V/1A,符合能源之星2之標準,符合IEC60950和EN55022安規(guī)及EMC標準。因充電器為了方便攜帶,一般都要求小體積,所以針對5W的開關電源充電器一般都采用體積較小的EFD-15和EPC13的變壓器,此類變壓器按常規(guī)計算方式可能會認為CORE太小,做不到,如果現(xiàn)在還有人這樣認為,那你就OUT了。
磁芯以確定,下面就分別講講采用EFD15和EPC13的變壓器設計5V/1A5W的電源變壓器。
1.EFD15變壓器設計
目前針對小變壓器磁芯,特別是小公司基本都無從得知CORE的B/H曲線,因PSR線路對變壓器漏感有所要求。
所以從對變壓器作最小漏感設計入手:
已知輸出電流為1A,5W功率較小,所以銅線的電流密度選8A/mm2,
次級銅線直徑為:SQRT(1/8/3.14)*2=0.4mm。
通過測量或查詢BOBBIN資料可以得知,EFD15的BOBBIN的幅寬為9.2mm。
因次級采用三重絕緣線,0.4mm的三重絕緣線實際直徑為0.6mm。
為了減小漏感把次級線圈設計為1整層,次級雜數(shù)為:9.2/0.6mm=15.3Ts,取15Ts。
因IC內(nèi)部一般內(nèi)置VDS耐壓600~650V的MOS,考慮到漏感尖峰,需留50~100V的應力電壓余量,所以反射電壓需控制在100V以內(nèi),
得:(Vout+VF)*n<100,即:n<100/(5+1),n<16.6,
取n=16.5,得初級匝數(shù)NP=15*16.5=247.5
取NP=248,代入上式驗證,(Vout+VF)*(NP/NS)<100,
即(5+1)*(248/15)=99.2<100,成立。
確定NP=248Ts.
假設:初級248Ts在BOBBIN上采用分3層來繞,因多層繞線考慮到出線間隙和次層以上不均勻,需至少留1Ts余量(間隙)。
得:初級銅線可用外徑為:9.2/(248/3+1)=0.109mm,對應的實際銅線直徑為0.089mm,太?。ㄐ∮?.1mm不易繞制),不可取。
假設:初級248Ts在BOBBIN上采用分4層來繞,初級銅線可用外徑為:9.2/(248/4+1)=0.146mm,對應的銅線直徑為0.126mm,實際可用銅線直徑取0.12mm。
IC的VCC電壓下限一般為10~12V,考慮到至少留3V余量,取VCC電壓為15V左右,
得:NV=Vnv/(Vout+VF)*NS=15/(5+1)*15=37.5Ts,取38Ts。
因PSR采用NV線圈穩(wěn)壓,所以NV的漏感也需控制,仍然按整層設計,
得:NV線徑=9.2/(38+1)=0.235mm,對應的銅線直徑為0.215mm,實際可用銅線直徑取0.2mm。也可采用0.1mm雙線并饒。
到此,各線圈匝數(shù)就確定下來了。
繞完屏蔽后,保TAPE1層;
再繞初級,按以上計算的分4層繞制,完成后包TAPE1層;
為減小初次級間的分布電容對EMC的影響,再用0.1mm的線繞一層屏蔽,包TAPE1層;
再繞次級,包TAPE1層;
再繞反饋,包TAPE2層。
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