5V,1A開關電源 參數(shù)表: 我做的第一版反激式開關電源是通過自激完成的。那些天我是參考ATX開關電源的輔助電源。本初的打算,是做一款中功率開關電源的輔助電源。但后來,由于六樓老師讓幫他做一個5V,1A的開關電源。就順便答應下來了。下面是我的第一版自激式反激電源的原理圖。 附圖: 這個電源有四個問題: 1. 沒有完整而強有力的反饋,可能出現(xiàn)負載調整率過大 2. 輸入濾波電容過大,導致一直燒保險絲,有一次甚至將整流二極管燒炸了一堆。 3. 沒有EMI濾波環(huán)節(jié),容易受電網(wǎng)干擾。 4. 開關管在上升沿時處于線性狀態(tài),發(fā)熱量極大。效率上不去! 對于原理,開關ATX開關電源的應該都懂。他是靠電容的充電和放電來實現(xiàn)開關的,由穩(wěn)壓二極管做輸出測定。這里不做詳述。 第二版開關電源是用PI公司的TNY280PN做的。從某種程度上來講,這款芯片已經(jīng)很成熟了。且很好用。但我第一次做,就遇到了麻煩。 下面是圖: 這個圖我是看TNY280PN的英文手冊做的。后來調了一天多,才發(fā)現(xiàn),對于一個開關電源來說。變壓器則是其核心動力部分。而根據(jù)手冊,我的這款變壓器初級電感量明顯過大,適合做1K~10K的自激電源。而對于這個固定124K頻率的家伙,根本無法用。結果就是,輸出電壓極低,并且穩(wěn)不住,變壓器極熱。 第三款開關電源我依然用的自激。因為我想看看手機充電器的結構和原理。于是順道做了一個5V,500mA的手機充電器。但發(fā)現(xiàn),也是沒有強有力的反饋回路,結果當然穩(wěn)不住。圖就不上了。網(wǎng)上一搜一大堆! 第四款開關電源算是我的最成功的一款。芯片還是TNY280PN,但變壓器卻是我實際計算而買的一款。效果真的不錯!在1A負載下,開關管一點都不熱! 上圖:
下面我說說做這款反激電源的心得吧。一旦你掌握了一款反激式電源的制作方法,電源對你來說,就如魚得水。很容易了。因為最難點不是電路的設計,而是變壓器的設計。變壓器作為開關電源的動力源,無論是哪個方面有問題,都會造成你的電源罷工!可能你現(xiàn)在看不出來,但那是早晚的事! 做電源,還有一點是安全措施。因為對于220V的電,足夠讓你死幾回了!所以,在帶電測量時,至少需要兩個人。最好在輸入加過流保護。就比如我上面的那款,輸入過流是600ma.雖然不能起根本作用,但可以防止因為短路,造成變壓器炸機(很危險)! 我做這款電源是就炸了兩次,一次是整流二極管。眼睜睜看著四個二極管在冒火。沒轍!第二次是一個電容過充了。直接炸了。我懷里到處都是碎片。 不過這次我的搭檔前往廣州參加應聘,從應聘情況來看。電源工程師這個職業(yè)還是靠的住的!所以,接下來,再打算做一款中功率開關電源。 再上幾張這次反激電源的實物照吧。 下面附這次做變壓器的全部計算過程。 EE22高頻變壓器設計 本次的開關電源采用反激式拓撲結構,高頻變壓器相當于一個儲能電感。 1. 計算一次繞組電感量Lp. 假如效率η=80%,Krp=0.5. TNY280Y的開關頻率f=132K. 注釋:Krp=Ir/Ip.其中,Ip為高頻變壓器在CCM模式下一次側的峰值電流。Ir為高頻變壓器一次側的電流變化量。Krp定義為脈動系數(shù)!在CCM模式下,Krp<1.在DCM模式下,Krp=1. 本次的開關電源輸出功率Po=5W.對于TNY280Y而言,Ilimit=0.8A 則Ip=Ilimit=0.8A.Ir=0.4A. 則根據(jù)公式Lp=(2Po)/( ηIr2f) 得:Lp=(2*5)/(0.8*0.16*132K)=6.35*10-4 當在臨界狀態(tài)下,Krp=1.此時Ir=0.8A. 則此時Lp=1.479*10-4 也就是說變壓器一次側的電感量可在148uH~635uh之間選擇。 這里選取400Uh. 2. 選擇磁心。 磁芯的選擇用AP法。 根據(jù)公式:AP=Ae*Aw=(99Po)/((Bm-Br)*f)(單端正激變壓器) 注釋:Bm-Br為磁感應強度變化量。 則:AP=99*5/(0.15*132K)=0.025cm4 根據(jù)第二套公式: Sj=Ae=0.15* =0.336 根據(jù)常用磁心尺寸對照表,可選用EI22或者EE22. 3. 計算一次側匝數(shù)Np. 本例選取最小輸入電壓102V。Dmax=0.52.Ae=0.336. Bm-Br=0.15. 則Np= 104 則Np=44. 一次側電流有效值可根據(jù)公式 Irms=Ip * 此時Krp=0.8.Ip=0.8A.Dmax=0.52 則可得Irms=0.37A. 則二次側電流峰值Isp=Ip(Np/Ns) 同理可得二次側電流的有效值為: Isrms=Isp* 得Isrms=0.4452*Isp 4. 計算二次繞組匝數(shù)Ns. 二次側繞組匝數(shù)Ns可根據(jù)公式; Ns=(Np/Uor)*(Uo+Uf1). 已知輸出電壓Uo=5V. Uor=130V. Uf1=0.8V 注釋:Uor為二次反射電壓。Uf1為整流二極管的壓降。如果是肖特基通常取0.4V。如果是快恢復,通常取0.8V. 則根據(jù)上式可得:Ns=1.96.考慮漆包線銅損,這里取3匝。 二次繞組電流峰值為: Isp=5.42A. 二次側電流有效值Isrms=5.52*0.445=2.45A 根據(jù)參數(shù)表,選用0.78mm的漆包線。 5.計算氣隙長度 根據(jù)公式σ={(0.4*3.14Np2Ae)/(Lp)}*0.01 得σ=0.0065cm,即0.065mm. 氣隙過小,可以忽略。 6. 檢驗最大磁通密度: 根據(jù)公式:Bm={(Ip*Lp)/(Np*Ae)}*0.01. Ip=0.8A Bm=0.21<0.3T. 磁通密度符合。 至此變壓器的所有參數(shù)計算完畢! 附表: 常用EI型磁心尺寸參數(shù)表 型號 | | | EI16 | | | EI19 | | | EI22 | | | EI25 | | | EI28 | | | EI30 | | | EI33 | | | EI40 | | | EI50 | | | EI60 | | |
常用EE型磁心尺寸參數(shù)表 型號 | | | EE10 | | | EE13 | | | EE16 | | | EE19 | | | EE22 | | | EE25 | | | EE30 | | | EE33 | | | EE41 | | | EE50 | | | EE65 | | |
常用磁心型號與輸出頻率的對應關系 型號 | | | | EI10 | | | EI13 | | | EI16 | | | EI19 | | | EI22 | | | EI25 | | | EI28 | | | EI30 | | | EI35 | | | EI40 | | | EI45 | | | EI50 | | | EE8 | | | EE10 | | | EE13 | | | EE16 | | | EE19 | | | EE30 | | | EE35 | | | EE40 | | |
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