PSR原邊反饋開關電源變壓器設計
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。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/179181.htm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/1A 5W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內部一般內置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,得:(Vout+VF)*n100,即:n100/(5+1),n16.6,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)=99.2100,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,太小(小于0.1mm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。
下面來確定繞線順序。
因要工作在DCM模式,且采用無Y設計,DI/DT比較大,變壓器磁芯研磨氣隙會產生穿透力強雜散磁通導致線圈測試渦流,影響EMC噪音,所以需先在BOBBIN上采用0.1mm直徑的銅線繞滿一層作為屏蔽,且引出端接NV的地線。
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TAPE 1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TAPE 1層;再繞次級,包TAPE 1層;再繞反饋,包TAPE 2層。
可能有人會說:怎么沒有計算電感量?
因前面說了,CORE的B/H不確定,所以得先從確定飽和AL值下手。把變壓器CORE中柱研磨一點,然后裝上以上方式繞好的線圈裝機,并用示波器檢測Rsenes上的波形,見下圖中R5.
輸入AC90V/50Hz,慢慢加載,觀察CORE有沒有飽和,如果有飽和跡象,拆下再研磨……直到負載到1.1~1.2A剛好出現(xiàn)一點飽和跡象,(此波形需把波形放大到滿屏觀察最佳)OK,拆下變壓器測量電感量,此時所測得的電感量作為最大值依據(jù),再根據(jù)廠商制造能力適當留+3%~+5%的誤差范圍和余量,如:測量為2mH,則取2-2*0.05=1.9mH,誤差為+/-0.1mH.
評論