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詳細的反激式開關電源設計全過程

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ID:389078 發表于 2018-8-22 22:57 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
     給新人學習的,很用心的設計,值得學習!還有帶仿真,不是經典我不發!
以 21V63W 反激式開關電源的設計過程為例作較為詳細的說明,公式的全過程不需要單 位換算,只要跟著公式的每一步計算程序進行演算,均可順利完成你的計算任務。非常適合 初學者“摸石頭過河”。由于本人水平有限,出錯在所難免,歡迎大家批評指正!

0.png
輸入電壓:175-264VAC 輸出電壓:21V 輸出電流:3A
輸出功率 Po=63W 頻率設定在 60KHz 占空比初步定在 0.45 反饋電壓取 14.5V 反饋電流取100Ma

總體拓撲如下


變壓器計算

一.挑選磁芯。
考慮成本因素在此選擇 PC40 材質,查 PC40 資料得
Bs=0.39T              Br=0.06T
^B=Bs-Br=0.39T-0.06T=0.33T
為了防止磁芯的瞬間出現磁飽和,我取低
^B 值,即 0.33T*0.6=0.198T(取 0.2T)


用 AP 法計算磁芯


AP=[(Po/^n+Po)*1000]/2*^B*Fs*1000*J*Ku) AP=[(63W/0.8+63W)*1000]/(2*0.2*60KHz*1000*400*0.2) AP=0.738(mm4)

公式中


^B 是效率取 0.8
Fs 開關頻率 60KHz
J 電流密度取 400(A/cm2) Ku 銅窗系數取 0.2


根據上圖,我選擇大于計算 AP 值的磁芯 EE3528
相關參數是:
Ae=84.8mm2              AP=1.3398cm4
Aw=158mm2              AL=2600nH/H2




二.為了適應突變的負載電流,我把電源設計在臨界電流模式。
臨界電流 IoB=0.8*Io=0.8*3A=2.4A

1.最小輸入電壓 Vimin=ViACmin*1.2=210V
2.匝比 n=[Vimin/(Vo+Vf)]*[Dmax/(1-Dmax)] n=[210V/(21V+1V)]*[0.45/(1-0.45)] n=7.8
3.副邊峰值電流^IsB=2*IoB/(1-Dmax)
^IsB=2*2.4A/(1-0.45)
^IoB=8.72A
4. 次級電感 Ls=(Vo+Vf)*(1-Dmax)*[1/(Fs*1000)]/^IsB*1000000
Ls=(21V+1V)*(1-0.45)*[1/(60KHz*1000)]/8.72A*1000000
Ls=23.58Uh
5. 原邊電感 Lp=n*n*Ls Lp=7.8*7.8*23.58uH Lp=1434uH
6. 計算連續模式時的副邊峰值電流.
^Isp=Io/(1-Dmax)+(^IsB/2)
^Isp=3A/(1-0.45)+(8.72A/2)
^Isp=9.81A
7. 計算連續模式時的原邊峰值電流.
^Ipp=^Isp/n
^Ipp=9.81A/7.8
^Ipp=1.257A

三.匝數計算.
1. 原邊匝數 Np=Lp*^Ipp/(^B*Ae) Np=1434uH*1.257A/(0.2*84.8) Np=106.28T
取整 Np=106T
2.副邊匝數 Ns=Np/n
Ns=106T/7.8
Ns=13.58T
取整 Ns=14T
3.反饋匝數 Nv=(Vcc+Vf)/[(Vo+Vf)/Ns]


Nv=(14.5V+1V)/[(21V+1V)/14T] Nv=9.87T

取整 Nv=10T

四.計算磁芯的空氣間隙。 Ig=Np*Np*0.000001256*Ae/(Lp/1000) Ig=106T*106T*0.000001256*84.8/(1434uH/1000)Ig=0.83mm


五.線徑.
1. 原邊線徑.
有效電流 Iprms=Po/^n/Vimin Iprms=63W/0.8/210V Iprms=0.375A
線徑


dwp=1.13*0.3              J 電流密度取 4(A/mm2)
dwp=0.339mm
用兩根直徑 0.18mm 的漆包線并繞.

2.次級線徑.

dws=1.13*0.886              J 電流密度取 4(A/mm2)

dws=1.0mm

用 4 根直徑 0.25mm 的漆包線并繞.

六.電流趨膚深度計算.


^I=76.5/244.9
^I=0.31mm
核對 dwH=^I*2*0.9 dwH=0.558mm
多股并繞時的線徑必須小于或等于 dwH 值,單線繞制時,線徑如果超過 dwH 值就要考慮采 用多股并繞。


變壓器結構繞制.



元器件計算

1.  保險絲計算. Iimax=Po/^n/Vimin Iimax=63/0.8/175

Iimax=0.45A
FUSE=0.45*Kr
FUSE=1.998A 保險絲選擇 F2A250V 式中 Kr 值是 4.44046


具體計算公式見本人 QQ 里 有詳細計算過程。


2. 輸入慮波電容計算.


容量

C=Vo*Io*[2*3.14/f*(Vimin/3.14/3.14-4.44)] C=21*3*[2*3.14/50*(175/3.14/3.14-4.44)] C=105.2Uf


最大施加電壓
VH=Vimax*1.414
VH=264*1.414
VH=373.2V
電容選擇 100uF400V

2.              工頻整流管計算.

3.              啟動電阻計算.
4.
5.              功率開關計算.
6.              振蕩頻率計算
7.              輸出整流管計算.
8.              整流管 RC 吸收支路計算.
9.              輸出慮波電容計算.
10. 輸出電感計算.
11. TL431 外圍元件計算.
12. RCD 尖峰吸收支路計算.
13. 電流檢測電阻計算.




自我介紹:              大家好,首先告訴大家的是我的水平不高,缺乏技術理論,很多東西都 是硬著頭皮做,這段時間認識了不少的業界朋友,技術也 跟著提了一些,但比起大家卻差之甚遠。 我今天發表的這個小文目的是進一步接近大家,與大家共同探討技術的精髓。
謝謝大家的支持!

全部資料51hei下載地址:
反激式開關電源設計全過程(有仿真).pdf (584.8 KB, 下載次數: 801)

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ID:387856 發表于 2018-8-23 09:25 | 顯示全部樓層
這些計算公式 看著就................. 現在設計電源沒這么復雜了,各個電源IC廠家的FAE已經把所有的技術參數都給到了。現在設計就是畫畫板,細調一些參數,達到認證。
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ID:389078 發表于 2018-8-23 19:58 | 顯示全部樓層
liuhailan5757 發表于 2018-8-23 09:25
這些計算公式 看著就................. 現在設計電源沒這么復雜了,各個電源IC廠家的FAE已經把所有的技術參 ...

FAE 給你的方案,那是人家的職責。技術這東西,看個人追求,FAE只能提供基本的案例,復雜點的,高端的東西還是看自個本事。
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ID:161144 發表于 2018-9-23 09:33 | 顯示全部樓層
youyoujiasu 發表于 2018-8-23 19:58
FAE 給你的方案,那是人家的職責。技術這東西,看個人追求,FAE只能提供基本的案例,復雜點的,高端的東 ...

就像windows一樣,別人給開發了一個平臺,干什么,怎么干還得看你自己,能干到什么樣就不好說了。
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ID:161144 發表于 2018-10-8 11:46 | 顯示全部樓層
考慮成本因素在此選擇 PC40 材質,查 PC40 資料得
Bs=0.39T              Br=0.06T
^B=Bs-Br=0.39T-0.06T=0.33T
為了防止磁芯的瞬間出現磁飽和,我取低
^B 值,即 0.33T*0.6=0.198T(取 0.2T)
這個 Br=0.06T是怎么來的,乘0.6?
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ID:426136 發表于 2018-11-14 08:17 | 顯示全部樓層
看上去很不錯
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ID:129952 發表于 2018-12-11 10:02 | 顯示全部樓層
特意登錄,特意頂贊.順問,成品的實際功率,和實際電壓是多少,補足數據就更好了!超贊!
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ID:129952 發表于 2018-12-11 10:27 | 顯示全部樓層
再附,如果樓主在設計上更細心點,就更好了,比如:原邊匝數中間有抽頭,放個跳線,以適應各國的AC110v/220v電壓,畢竟國際化,另外副邊,21v的可以有4組,可構成4*5V=20,方便多電壓的二次開發和利用.比如:5v的鋰電池充電4.2V,組成4*3.6=14.4v,鉛酸12v的充電3*5=15v,等等.
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ID:219544 發表于 2018-12-11 14:52 | 顯示全部樓層
學習了,很不錯的資料。
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ID:317518 發表于 2018-12-26 09:08 | 顯示全部樓層
很好的思路  樓主能介紹下 反饋怎么設計的嗎?
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ID:463447 發表于 2019-1-7 09:13 | 顯示全部樓層
666厲害厲害
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ID:396842 發表于 2019-1-8 22:48 | 顯示全部樓層
學習學習。
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ID:396842 發表于 2019-1-8 22:49 | 顯示全部樓層
進來學習一下。                                       
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ID:29438 發表于 2019-1-25 08:18 | 顯示全部樓層
正在學習開關電源,不知樓主用什么仿真軟件?
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ID:483228 發表于 2019-3-2 14:31 | 顯示全部樓層
看著很不錯的樣子啊!
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ID:483228 發表于 2019-3-2 14:39 | 顯示全部樓層
為什么不完整?!
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ID:472242 發表于 2019-3-2 18:41 | 顯示全部樓層
輸入電壓:175-264VAC 的反激式開關電源真的很可笑,一看就是外行!反激式的目的就是要做跨電壓(85-264V),要不直接用正激式了.而卻完全沒有考慮能效與輻射及認證相關因素
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ID:477787 發表于 2019-3-5 21:50 | 顯示全部樓層
知識貼,正能量。
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ID:471782 發表于 2019-3-6 11:31 來自手機 | 顯示全部樓層
支持分享,了解設計過程
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ID:196954 發表于 2019-3-15 19:47 | 顯示全部樓層
這個對我現在的學習很有用啊,謝謝分享
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ID:166557 發表于 2019-3-21 01:05 來自手機 | 顯示全部樓層
好資料,謝謝樓主分享!!!
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ID:283269 發表于 2019-3-22 14:27 | 顯示全部樓層
經典!資料很詳實感謝樓主的無私分享!
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ID:25171 發表于 2019-4-11 07:25 來自手機 | 顯示全部樓層
liuhailan5757 發表于 2018-8-23 09:25
這些計算公式 看著就................. 現在設計電源沒這么復雜了,各個電源IC廠家的FAE已經把所有的技術參 ...

不錯的啟蒙文檔
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ID:551887 發表于 2019-5-31 15:16 | 顯示全部樓層
做biye設計中,詳細計算對我幫助好大,謝謝
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ID:543605 發表于 2019-6-10 15:58 | 顯示全部樓層
非常給力!感謝分享
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ID:546162 發表于 2019-7-1 15:31 | 顯示全部樓層

進來學習一下。  
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ID:118677 發表于 2019-7-5 22:54 | 顯示全部樓層
學習了,很不錯的資料!!! 學習了,很不錯的資料! 學習了,很不錯的資料
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ID:605659 發表于 2019-8-30 21:55 | 顯示全部樓層
H反正我是新手,可以多看看
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ID:142416 發表于 2019-9-26 17:29 | 顯示全部樓層
沒看懂~飄過~
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ID:482001 發表于 2019-10-24 15:32 | 顯示全部樓層
非常感謝
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ID:641997 發表于 2019-11-14 16:10 | 顯示全部樓層
這個很不錯啊,蠻詳細的,先下載學習一下
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ID:503081 發表于 2019-12-25 11:31 | 顯示全部樓層
看上去還不錯Mark,下來細看
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ID:580077 發表于 2020-1-8 15:14 | 顯示全部樓層
正在做一款10w輸出的,以前沒做過,學習
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ID:521315 發表于 2020-1-13 17:50 | 顯示全部樓層
好帖,頂一下學習了
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ID:418453 發表于 2020-3-4 10:55 來自手機 | 顯示全部樓層
謝謝分享!!
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ID:8940 發表于 2020-3-9 02:18 | 顯示全部樓層
不錯,參數計算的很全面,如果有計算的具體過程就更好了
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ID:56884 發表于 2020-3-28 10:00 | 顯示全部樓層
很好不錯
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ID:248997 發表于 2020-4-13 09:44 | 顯示全部樓層
很好的資料,看上去很不錯
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ID:128989 發表于 2020-4-18 10:22 | 顯示全部樓層
不錯了,起碼動手做出東西了
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ID:292128 發表于 2020-5-7 10:31 | 顯示全部樓層
好東西,學習了
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