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RCC設計方法詳解

在RCC設計中,一般先設定工作頻率,如為50K,然後設定工作DUTY在90V入力,最大輸出時為0.5
    假設設計一功率為12V/1A
    1. 最大輸出電流為定格電流的1.2~1.4倍,取1.3倍.
    2. 出力電力Pout =  Vout × Iout = 12V×1.3A = 15.6W
    3. 入力電力 Pin = Pout/∩=22.3W(RCC效率∩一般設在65%~75% , 取70%)
    4. 入力平均電流Iin=Pin/Vdc(INmin)=22.3/85*1.2=0.22( Vin(DCmin) = Vac(Inmin)×1.2)
    5. T=1/swF=1/50K=20uS   Ton=Toff=10uS
    6. Ipk=Iin入力平均電流*2/DUTY=0.22*2/0.5=0.88
    7. 一次側電感量Lp=Vin(DCmin)*Ton/Ipk=102*10/0.88=1159uH取1160uH
    8. 選擇磁芯,根据磁芯規格,選擇EI28. Ae=0.85CM^2 動作磁通=2000~2800取2000(當然,這是很保守的作法)
    9. Np=Ipk*Lp*K/Ae*▲Bm=(0.88*1160*100)/(0.85*2000)=60Ts
    10. Ns=(Vout+Vf)*Np/Vin(DCmin)=7.6 取8Ts
    11. 輔助電壓取5V(電晶體) 如功率管使用MOSFET則應設為11V
    12. Vin(DCmin)/Np=Vb/Nb----Nb=2.94 取3Ts
    故變壓器的構造如下:
     Lp=1160uH
     Np=60Ts
     Ns=7Ts
     Nb=3Ts
    采用三明治繞法.
以上
如有問題請回復.
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mr.lee
LV.5
2
2004-10-14 09:00
好东西我给你顶,希望有机会请教你
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2004-10-14 09:09
不错,确实是好东西!你能帮我看一下我那个升压器吗?就是2V 升压到12V300mA,不知道您有什么高见?
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michael1
LV.6
4
2004-10-14 10:59
請問三明治繞法﹐ 是怎么樣繞的可以講解一下嗎﹖
具體變壓 器是怎么樣繞的.
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2004-10-14 11:17
好贴啊,很详细,谢谢了
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cary.chen
LV.6
6
2004-10-14 11:31
@michael1
請問三明治繞法﹐是怎么樣繞的可以講解一下嗎﹖具體變壓器是怎么樣繞的.
三明治繞法詳解:
所謂三明治就是夾層繞法,因結構如同三明治一樣,所以叫三明治繞法.
通常會有兩種繞法:
  1. 一次側平均法,就是a.最底層繞上一半的圈數,b.然後再繞二次側,c.再繞一次側的另一半.d.再繞Vcc.  最常用的做法還會在二次側上下兩層各加一銅箔或繞線屏蔽.在小功率上會起到Y電容的效果,所以說在小功率上有些人說可以不用Y電容,其實在整體成本上沒有太大的差別.
2. 屏蔽繞法, 就是a.最底層繞上與二次相同的圈數,b.然後再繞二次側,c.再繞一次側的其它圈數.d.再繞Vcc.  這種方式很少加屏蔽.
當然還有很多種不同的配對方式.但基本原理是一樣的.

三明治的真正用意就是減小漏感,人為的在一次與二次之間加上一個寄生電容.
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cary.chen
LV.6
7
2004-10-14 11:34
@adaptor2008
不错,确实是好东西!你能帮我看一下我那个升压器吗?就是2V升压到12V300mA,不知道您有什么高见?
不好意思,對dc-dc沒什麼高見,你是用ic設計的嗎.
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2004-10-14 12:00
@cary.chen
三明治繞法詳解:所謂三明治就是夾層繞法,因結構如同三明治一樣,所以叫三明治繞法.通常會有兩種繞法:  1.一次側平均法,就是a.最底層繞上一半的圈數,b.然後再繞二次側,c.再繞一次側的另一半.d.再繞Vcc.  最常用的做法還會在二次側上下兩層各加一銅箔或繞線屏蔽.在小功率上會起到Y電容的效果,所以說在小功率上有些人說可以不用Y電容,其實在整體成本上沒有太大的差別.2.屏蔽繞法,就是a.最底層繞上與二次相同的圈數,b.然後再繞二次側,c.再繞一次側的其它圈數.d.再繞Vcc.  這種方式很少加屏蔽.當然還有很多種不同的配對方式.但基本原理是一樣的.三明治的真正用意就是減小漏感,人為的在一次與二次之間加上一個寄生電容.
三明治绕法是为了减小漏感!
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bijingxin
LV.6
9
2004-10-14 12:02
你好!你这个是成熟的方案吗?
另外还要请教两个问题:
1.Ipk公式是不是要在分母乘一个效率?
2.Np的计算公式中K,是常数吗?它是怎么推导出的?
以上:如能赐教不胜感激!
对了,还想请教一下反激变压器的计算方法:
Np=(VDCmin*Ton)/(Bm*Ac)这个公式准确吗?算次级时按照安匝比的算法好象算出来的不太准确!
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cary.chen
LV.6
10
2004-10-14 12:05
@初生牛犊
三明治绕法是为了减小漏感!
哎,你知道為什麼PWM的很多IC(如VIPER系列,NCP系列等)用一次繞完可以短路而用三明治繞法不可以短路.
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bijingxin
LV.6
11
2004-10-14 12:10
@cary.chen
三明治繞法詳解:所謂三明治就是夾層繞法,因結構如同三明治一樣,所以叫三明治繞法.通常會有兩種繞法:  1.一次側平均法,就是a.最底層繞上一半的圈數,b.然後再繞二次側,c.再繞一次側的另一半.d.再繞Vcc.  最常用的做法還會在二次側上下兩層各加一銅箔或繞線屏蔽.在小功率上會起到Y電容的效果,所以說在小功率上有些人說可以不用Y電容,其實在整體成本上沒有太大的差別.2.屏蔽繞法,就是a.最底層繞上與二次相同的圈數,b.然後再繞二次側,c.再繞一次側的其它圈數.d.再繞Vcc.  這種方式很少加屏蔽.當然還有很多種不同的配對方式.但基本原理是一樣的.三明治的真正用意就是減小漏感,人為的在一次與二次之間加上一個寄生電容.
应该说这种绕法是增强初次级的耦合性,以减小漏感!
我说的对吗?
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2004-10-14 12:16
其实RCC就是一种临界导通模式下的反激电路.大家这么理解的话计算就不难按反激电路来计算了.
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2004-10-14 12:23
@cary.chen
哎,你知道為什麼PWM的很多IC(如VIPER系列,NCP系列等)用一次繞完可以短路而用三明治繞法不可以短路.
谁告诉你三明治繞法不可以短路?设计参数选取有问题.
从理论上说,漏感大了,IP值也就大了,电流模式下的取样也就大了,短路自然好做,也没什么奇怪的.
三明治繞法可以减小漏感,但会增加层间电容,所以对EMI的传导反而不利,必须在原、副边跨接一个Y电容解决.因此,小功率场合一般不采用三明治繞法.
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bijingxin
LV.6
14
2004-10-14 12:44
@初生牛犊
谁告诉你三明治繞法不可以短路?设计参数选取有问题.从理论上说,漏感大了,IP值也就大了,电流模式下的取样也就大了,短路自然好做,也没什么奇怪的.三明治繞法可以减小漏感,但会增加层间电容,所以对EMI的传导反而不利,必须在原、副边跨接一个Y电容解决.因此,小功率场合一般不采用三明治繞法.
高手,短路指的是什么短路?
另外你能帮我看看第9贴的问题吗?多谢!
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2004-10-14 13:02
@bijingxin
高手,短路指的是什么短路?另外你能帮我看看第9贴的问题吗?多谢!
指输出短路保护.
如果理解无误,楼主的K是单位量纲.他取的单位刚好K=100.
算IPK时用的是PIN,所以,不用再除效率.而且楼主的计算已经相当保守了,不用担心.
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bijingxin
LV.6
16
2004-10-14 13:17
@初生牛犊
指输出短路保护.如果理解无误,楼主的K是单位量纲.他取的单位刚好K=100.算IPK时用的是PIN,所以,不用再除效率.而且楼主的计算已经相当保守了,不用担心.
谢了!你本人觉得这个公式成熟吗?你有用过吗?
K是常数吗?
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cary.chen
LV.6
17
2004-10-14 13:34
@初生牛犊
谁告诉你三明治繞法不可以短路?设计参数选取有问题.从理论上说,漏感大了,IP值也就大了,电流模式下的取样也就大了,短路自然好做,也没什么奇怪的.三明治繞法可以减小漏感,但会增加层间电容,所以对EMI的传导反而不利,必须在原、副边跨接一个Y电容解决.因此,小功率场合一般不采用三明治繞法.
不好意思,寫錯了,是減小漏感,增加一次到二次的電容.
但對EMI是有利的,你去看PI的TNY264的介紹就知道為什麼是有利了.
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cary.chen
LV.6
18
2004-10-14 13:37
@bijingxin
应该说这种绕法是增强初次级的耦合性,以减小漏感!我说的对吗?
減小漏感,不小心寫錯了,沒看清就回復了.
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cary.chen
LV.6
19
2004-10-14 13:44
@bijingxin
你好!你这个是成熟的方案吗?另外还要请教两个问题:1.Ipk公式是不是要在分母乘一个效率?2.Np的计算公式中K,是常数吗?它是怎么推导出的?以上:如能赐教不胜感激!对了,还想请教一下反激变压器的计算方法:Np=(VDCmin*Ton)/(Bm*Ac)这个公式准确吗?算次级时按照安匝比的算法好象算出来的不太准确!
方案很保守,但一定可行,因為我用更不保守的作法都已經做出來了.量產幾KK.Ipk不用再*效率了.因為效率在Iin中已有加入.
K值是一個單位換算的問題,如公式中的單位就是取100,如用標準單位則自己去換回來就好了.
公式沒有問題,只是頻率請不要用50K去設計.因為EMI在工作頻率的奇數倍是最不好過的.50*3=150K.已到了EMI需要測試的地方了.我只是為了計算方便.實際設計中請用45K~47K.會是比較好的.
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bijingxin
LV.6
20
2004-10-14 13:50
@cary.chen
方案很保守,但一定可行,因為我用更不保守的作法都已經做出來了.量產幾KK.Ipk不用再*效率了.因為效率在Iin中已有加入.K值是一個單位換算的問題,如公式中的單位就是取100,如用標準單位則自己去換回來就好了.公式沒有問題,只是頻率請不要用50K去設計.因為EMI在工作頻率的奇數倍是最不好過的.50*3=150K.已到了EMI需要測試的地方了.我只是為了計算方便.實際設計中請用45K~47K.會是比較好的.
你强因为你专!
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cary.chen
LV.6
21
2004-10-14 13:52
@初生牛犊
其实RCC就是一种临界导通模式下的反激电路.大家这么理解的话计算就不难按反激电路来计算了.
反激的IC有很多,但是用他們提供的變壓器設計方案,把DUTY換到0.5,你依然無法設計出RCC.要不然RCC不是和IC一樣的簡單了嗎.過幾天我把用3842的反激設計公式發出來給各位看看,他們之間是有很多的不同點的.
    其中最主要的一個不同就是RCC是變頻的.IC是定頻的.所謂的頻率抖動或頻率可變只是在不同功率之下,而不是象RCC一樣是在相同功率之下不同入力電壓有不同的工作頻率.
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cary.chen
LV.6
22
2004-10-14 13:58
@初生牛犊
其实RCC就是一种临界导通模式下的反激电路.大家这么理解的话计算就不难按反激电路来计算了.
RCC變壓器的Nb方向與PWM IC的Nb方向是剛好相反的.所以說,RCC不是單存的反激.找個時間我會把RCC的動作原理發上來的.
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mywound
LV.5
23
2004-10-14 14:11
15.6w用EI28有點過大,用EI22夠用.
計算出來的孌壓器還要反復調整,用反激公式誤差較大的.
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mywound
LV.5
24
2004-10-14 14:18
@cary.chen
方案很保守,但一定可行,因為我用更不保守的作法都已經做出來了.量產幾KK.Ipk不用再*效率了.因為效率在Iin中已有加入.K值是一個單位換算的問題,如公式中的單位就是取100,如用標準單位則自己去換回來就好了.公式沒有問題,只是頻率請不要用50K去設計.因為EMI在工作頻率的奇數倍是最不好過的.50*3=150K.已到了EMI需要測試的地方了.我只是為了計算方便.實際設計中請用45K~47K.會是比較好的.
在RCC電路中工作頻率是變的,輪入電壓低頻率也低,所以在90vac時是47khz,但在100VAC時就可能是50Khz,就變得毫無意義,是吧?
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cary.chen
LV.6
25
2004-10-14 14:27
@mywound
15.6w用EI28有點過大,用EI22夠用.計算出來的孌壓器還要反復調整,用反激公式誤差較大的.
這只是在分析公式,如果需要反覆調整的話,我的公式不是白寫了.RCC變壓器我從來都是一次OK的.當然15W用EE20以上就可以實現了.
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cary.chen
LV.6
26
2004-10-14 14:36
@mywound
在RCC電路中工作頻率是變的,輪入電壓低頻率也低,所以在90vac時是47khz,但在100VAC時就可能是50Khz,就變得毫無意義,是吧?
當然也有一定的道理,RCC的EMI的最差時候自然是Vin最大之時.所以大多數情況下選擇最低工作頻率不是一個主要的問題,減小高低壓定格負載下的頻率差把而會是更有效的一個方法.
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mywound
LV.5
27
2004-10-14 14:46
@cary.chen
當然也有一定的道理,RCC的EMI的最差時候自然是Vin最大之時.所以大多數情況下選擇最低工作頻率不是一個主要的問題,減小高低壓定格負載下的頻率差把而會是更有效的一個方法.
請問高低壓定格負載下的頻率差取多少合適?與EMI的經驗關係如何的?
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bijingxin
LV.6
28
2004-10-14 15:06
@cary.chen
方案很保守,但一定可行,因為我用更不保守的作法都已經做出來了.量產幾KK.Ipk不用再*效率了.因為效率在Iin中已有加入.K值是一個單位換算的問題,如公式中的單位就是取100,如用標準單位則自己去換回來就好了.公式沒有問題,只是頻率請不要用50K去設計.因為EMI在工作頻率的奇數倍是最不好過的.50*3=150K.已到了EMI需要測試的地方了.我只是為了計算方便.實際設計中請用45K~47K.會是比較好的.
1097780568.pdf
高手你好!我目前手上有一个RCC的案子,如上图.按照你的方法计算的参数如下:1. Vin=100~264Vac(50~60Hz)
Vout:
2. V1=3.3V/1.3A;V2=12V/0.5A;22V/0.8A  f=45KHz
3. Pout=(3.3*1.3+12*0.5+22*0.8)*1.3=36.3W
Pin=Pout/∩=36.3/0.7=52W
Iinrms=Pin/Vdcmin=52/120=0.43A
4. T=1/f=1/45K=22us  Ton=Toff=11us
5. Ipk=Iin*2/D=1.72A
6. Lp=Vdcmin*Ton/Ipk=767uH
7. 选用EI28  0.85cm2  2000Gs
8. Np=Ipk*Lp*K/Ae*△Bm=(1.72*767*100)/(0.85*2000)=78Ts
9. Ns1=((3.3+0.7)*78)/120=3Ts (3.3V)
10. Ns2=(13*3)/4=10Ts (12V)
11. Ns3=(23*3)/4=18Ts (22V)
12. Nb=(12*78)/120=8Ts
请帮我看一下计算的对吗?
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cary.chen
LV.6
29
2004-10-14 15:18
@bijingxin
1097780568.pdf高手你好!我目前手上有一个RCC的案子,如上图.按照你的方法计算的参数如下:1.Vin=100~264Vac(50~60Hz)Vout:2.V1=3.3V/1.3A;V2=12V/0.5A;22V/0.8A  f=45KHz3.Pout=(3.3*1.3+12*0.5+22*0.8)*1.3=36.3WPin=Pout/∩=36.3/0.7=52WIinrms=Pin/Vdcmin=52/120=0.43A4.T=1/f=1/45K=22us  Ton=Toff=11us5.Ipk=Iin*2/D=1.72A6.Lp=Vdcmin*Ton/Ipk=767uH7.选用EI28  0.85cm2  2000Gs8.Np=Ipk*Lp*K/Ae*△Bm=(1.72*767*100)/(0.85*2000)=78Ts9.Ns1=((3.3+0.7)*78)/120=3Ts(3.3V)10.Ns2=(13*3)/4=10Ts(12V)11.Ns3=(23*3)/4=18Ts(22V)12.Nb=(12*78)/120=8Ts请帮我看一下计算的对吗?
RCC在做多組輸出時會要經過調整的.因為多組輸出的負載變化率相對會比較困難.且效率做起來不是很好的,所以可能的話變壓器盡可能的大,其實變壓器增大對成本是沒什麼很大的關系,只是體積的要求合不合適的.現實中你的▲Bm可以到2500都是沒有問題的.公式與回路結構也是會有一定關系的.整體來說應無大問題,不過二次的圈數會有需要調整的可能.
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cary.chen
LV.6
30
2004-10-14 15:24
@bijingxin
1097780568.pdf高手你好!我目前手上有一个RCC的案子,如上图.按照你的方法计算的参数如下:1.Vin=100~264Vac(50~60Hz)Vout:2.V1=3.3V/1.3A;V2=12V/0.5A;22V/0.8A  f=45KHz3.Pout=(3.3*1.3+12*0.5+22*0.8)*1.3=36.3WPin=Pout/∩=36.3/0.7=52WIinrms=Pin/Vdcmin=52/120=0.43A4.T=1/f=1/45K=22us  Ton=Toff=11us5.Ipk=Iin*2/D=1.72A6.Lp=Vdcmin*Ton/Ipk=767uH7.选用EI28  0.85cm2  2000Gs8.Np=Ipk*Lp*K/Ae*△Bm=(1.72*767*100)/(0.85*2000)=78Ts9.Ns1=((3.3+0.7)*78)/120=3Ts(3.3V)10.Ns2=(13*3)/4=10Ts(12V)11.Ns3=(23*3)/4=18Ts(22V)12.Nb=(12*78)/120=8Ts请帮我看一下计算的对吗?
看你回路圖,還有一個最大的問題,就是變壓器的起繞點的問題,所有的都剛好反了.你這樣做出來的變壓器在EMI測試上會有很大的問題,或者說能過,也會要加入其它的對策元件.
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bijingxin
LV.6
31
2004-10-14 15:30
@cary.chen
RCC在做多組輸出時會要經過調整的.因為多組輸出的負載變化率相對會比較困難.且效率做起來不是很好的,所以可能的話變壓器盡可能的大,其實變壓器增大對成本是沒什麼很大的關系,只是體積的要求合不合適的.現實中你的▲Bm可以到2500都是沒有問題的.公式與回路結構也是會有一定關系的.整體來說應無大問題,不過二次的圈數會有需要調整的可能.
谢谢!
一般来说磁性材料的磁导率与材质有关,是不是我们使用的锰锌的软磁材质的取值都在2000~3000之间?
另外,还请你帮我的电路提点建议,你看一下有没不合理的地方!
你是在深圳吗?可以交个朋友吗?能不能把你的联系方式发到我的邮箱:bijingxin@163.com
等一下你在看一下我的绕法有没有问题.
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