各位前辈 我从接触反激开关电源开始到现在只有一个月左右的时间,期间看了一些资料和书籍,就是想自己设计一个简单的单路输出的5V 2A的反激开关电源,现在将我的设计过程发出来给大家看看,请求大家像老师改学生的作业一样帮我改改里面有没有算错了的参数,因为我算到后面那个Ap值只有0.16左右 感觉不对啊!!在这里谢谢大家了~
下面是我的计算过程 我将其展示出来并将我主要的参考文档-安森美的一篇计算反激开关电源的也展示给大家 ,请大家帮帮我看哪里出错了 谢谢了~
要求采用途中所示的开关电源芯片,LD7539,输入交流电压范围为VAC185V到VAC265V 输出功率为5V 2A。 效率为75%。其他要求暂无。
第一:确定绕组数
首先根据提供的方案,知道该反激变压器有三个绕组,一次侧两个,二次侧一个,一次侧上面的那个绕组为整流滤波后的输入,一次侧下面绕组为开关电源IC提供电源电压。二次侧绕组为开关电源输出。
第二:电源部分设计:
输出功率为5V 2A,即Pout=Vout*Iout=10W
根据开关电源IC的DATASHEET,提供给芯片的电源电压VCC=16V,
变换器最小直流整流电压为Vbulk-min=√2×185=262V。
预计输入功率Pin=Pout/η=10/0.75=13.3W。
平均输入电流Iin-avg=Pin/Vbulk-min=0.05A。
Cbulk的取值为Cbulk=Pout×3uF=13.3×3=39.9uF取47uF (该经验来自《精通开关电源》)
耐压为VACmax×√2=374,取400V即可。
根据开关电源IC的DATASHEET可知开关频率为Fsw=65K。
尽量使用较经济的耐压为600V的MOSFET作为开关管,留出10%的余量则为540V(该经验来源于<精通开关电源>)。
钳位电压Vclamp=0.9×BVdss-Vbulk-max=540V-√2×265=166V。
一次侧的反射电压VOR=Vclamp/1.4=166/1.4=119V(该经验来自《精通开关电源设计》)
尖锋漏感电压Vleak=Vlamp-VOR=166V-119V=47V。
最大占空比DCmax=VOR/(VOR+Vbulk-min)=119V/(119V+262)=0.31。(CCM工作模式)。
次初级匝数比N=(Vout+Vd)/VOR=(5+1)/119=0.05。
反射到初级绕组的等效电感平均电流IL-avg=Iin-avg/ DCmax=0.05A/0.31=0.16A。
反激变压器的电流纹波率通常取r=0.5(该经验来自《精通开关电源》)
初级绕组等效电感的峰值电流Ipeak=IL-avg×(1+r/2)=0.2A。
电流纹波值ΔI=r×IL-avg=0.5×0.16A=0.08A。
变压器初级绕组电感Lprim=(Vbulk-min×DCmax)/(Fsw×ΔI)=(262×0.31) /(65000×0.08)=15.6mH。
初级绕组的电流的最大均方根值
=√(0.31×(0.2×0.2-0.2×0.08+0.08×0.08/3))=0.09A
次级绕组的电流的最大值 Isec-peak=Ipeak/N=0.2A/0.05=4A
次级绕组的电流纹波值 ΔIsec=ΔI/N=0.08/0.05=1.6A
流过次级绕组的电流的最大均方根值
Isec-RMS=√((1-0.31)×(16-4×1.6+1.6×1.6/3))=2.685A
Q1导电损耗应该是接近输出功率(Pout)的1%,因此开关管的静态导通电阻
RDS(on)≤Pout/(100×IprimRMS×IprimRMS)=10/(100×0.09×0.09)=12Ω
根据以上参数选择恰当的MOSFET:VDSMAX、Ipeak、ton、toff
VSSMAX=600V
Ipeak=0.2A
Ton=T*Dcmax=1/65000×0.31=4.77nS(CCM)
Toff=1/f-Ton=10.63nS
CS引脚上的电流检测电阻Rs=VLIM/Ipeak=0.85V/0.2A=4.25Ω取4.7Ω
Rs的功耗Ps=Iprim-RMS×Iprim-RMS×Rs=0.09×0.09×4.7=0.038W
二极管D1的选择
反向电压Vreverse=Vbulk-max×N+Vout=374V×0.05+5V=24V
Isec-peak=4A
输出电容Cout的选择
Cout≥(Iout×Dcmax)/(Vout-ripple×Fsw)=2A×0.31/(5×2%×65000)=(这里取Vout,ripple为2%Vo)=95.38uF,取100uF 15V即可。
ESR≤Vout-ripple/Isec-peak=5×2%/4A=0.025Ω
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RCD钳位-一阶叠代
Rclamp=2Vleak×Vclamp/(Lleak×Ipeak×Ipeak×Fsw) (Lleak为一次侧漏感)
Cclamp≥Vclamp/(Vripple×Rclamp×Fsw)=
(输入滤波电容的纹波电压Vripple一般取5%~10%Vclamp)
瞬态电压抑制器的功耗为Pclamp=Vclamp×Vclamp/Rclamp
选择磁芯:Ve=0.7×(2+r)的平方×Pin/(r×f)=1.79cm3(该经验来自<精通开关电源>)
查数据手册可得:应该选择的磁芯的型号为EI25,其中咨询了一些前辈们,推荐用EI22,后经过再三考量生怕作为初学者绕不下去的事情发生,还是选择了EI25好绕点。