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浅析低边Buck型LED驱动电路

今天有幸能够当版主,觉得应该发个帖子,以表感谢。由于初学者才疏学浅,帖子中有技术问题描述不准确的,还望各位不吝赐教。

对于LED照明的恒流应用,如果对隔离没有要求,并且输出电流不大的话,那么Buck型结构应该是性价比最好的选择。首先,同等的功率级别以及输入输出规格下,Buck型电路中开关管的电压应力是最小的,实际承受的最大电压即输入直流母线电压,因此500V耐压的开关管即可满足通用输入范围的要求。其次,Buck型电路的磁性器件也是结构最为简单的,通常情况下只要一个绕组。当然还有很多其他的优点,希望大家能够帮忙补充。

Buck型电路用于LED驱动我接触最早的应该是HV9910,这是一个简单的峰值电流模式PWM控制器,论坛曾有很多前辈讨论它的是非。个人认为,这个IC算是过时了,为了保证较好的电流精度,对输入输出的变化范围以及电感量的精度都有严格的要求。这次的帖子我打算以我接触过的两个用的比较多的IC来讨论Buck型LED驱动电路,它们是晶丰明源的BP2822以及占空比的DU8623。首先有必要声明,这里仅作为技术交流,不涉及广告成分。

 

上图我简单画了下几种常见的Buck型结构。第一种是高边驱动NMOS的方式。这种Buck型电路是在低压DCDC中见得最多的。他的优点是输入输出是共地的,并且公共端是系统电位最低点。在高压Buck中,我们很少见到这种方式,原因在于高边NMOS需要自举升压浮动驱动,高压的驱动电路太占芯片的面积了。所以可以想象,为什么一片高低边驱动器价格动辄好几块钱。

第二种是高边驱动PMOS,这种结构的优点和第一种相同,也不需要自举升压驱动,但却是比较少见,原因在于PMOS的多子为空穴,迁移率低,造成PMOS的性能较差,另外,这种驱动要以输入为参考,同样会比较复杂。

第三种是高压Buck型LED驱动器中最为多见的,今天要说的两个IC都是这种结构。它的优点很明显:控制电路不需要承受高压就能很好地完成对功率管的驱动,因此IC的成本可以做到很低。而在LED以外的应用中,我们几乎不会这样用,原因很简单,这种结构的公共端是电源输入正端,不符合我们的习惯。

说完上面这些,我们就来看看这些电路是如何来恒流的。首先,我们要搞清楚恒流的概念,恒的是负载的平均电流,对于Buck拓扑,也就是电感的平均电流。对于任何一种拓扑,一个开关周期内电感的电流都是先升到峰值,再降到谷值的,这个谷值可能大于0(连续模式),也可能等于0(断续模式或者临界模式)或者小于0(这种情况只会在同步整流的结构中出现)。如果是连续模式或者临界模式,那么电感的平均电流就等于峰值电流加上谷值电流除以2,即:

Io_avg=IL_avg=(IL_peak+IL_valley)/2

如果要恒流,只要将电感的峰值电流和谷值电流定死就行。如下图,对于低边Buck型结构,开关管开启时,电流按照蓝线方向流动,电感电流逐渐上升,如果检测Rcs上的电压达到一定值(即电感电流达到一定值)时开关管关断,那么峰值电流就定下来了。假设这个阈值为Vthh,那么峰值电流大小为:

IL_peak=Vthh/Rcs

 

接下来的开关周期内,电感通过二极管D续流,如下图所示。这就出现了一个问题,此时的电流不再流经开关管,控制电路无法知道电流下降到何种程度了。

 

怎么办?先看一下下面这个图。用过临界模式PWM控制IC的应该很快能够看出来,这种结构可以实现在电感电流下降到0附近时重新打开开关管,也就是说,可以强迫电路工作在临界工作模式。使用一个辅助绕组,开关管关断期间,电感电流下降,辅助绕组感应产生一个正电压,当电感电流下降为零时,感应电压消失,触发开关管重新开启。D1这个二极管是用来阻断开关管开启时辅助绕组上的反压的,实际上我们可能看不到这个二极管,因为可以在IC内部A2的反相输入端反向并接一个二极管到地,效果一样的。

 

 

这个电路使得电感电流波形非常接近上图的临界模式,也就实现了输出的恒流:

 

Io_avg=IL_avg=(IL_peak+IL_valley)/2=IL_peak/2

这就是BP2822的工作模式。大家会问,为什么BP2822的应用中没有这个辅助绕组?确实没有,这个绕组肯定让电感的加工变得复杂,成本会略微上升。那么它是如何检测电感电流下降到零的呢。大家可以先想一下反激工作在断续模式下,开关管漏极电压在开启前上一个周期内的波形是什么样的。没错,会出现振荡。那Buck型的会不会也有这样现象呢?会。

大家看下图。假设电流在t时刻过零,则t-时刻有:

Vds=Vcoss=Vin

在t+时,电感电流为零,C远大于Coss,C视为短路,则Coss与L构成串联谐振回路,谐振频率为

 

初始振荡幅度为Vin。用saber仿一下,确实如此。

 

有这个振荡,那就好办了,只要检测这个振荡一开始,我们就把开关管重新开启,那么久非常接近临界工作模式了。甚至,我们可以检测到这种振荡到达谷值时将开关管开启,那么就是我们所说的准谐振(QR)了。但是仍然有问题。不涉及到IC的可能不知道,国内绝大多数集成功率管的IC都是将控制部分的裸片和一个外置的功率管裸片封装到一起的,也就是单片封装,而不是单片集成。那么,功率管漏端和控制IC基本都是没有连接关系的,那又如何取得这个振荡信号呢?

这一点,还和驱动结构相关。为了减小IC功耗,BP2822这类IC都是采用源极驱动的方式。也就是说,芯片实际驱动的是一个低压的功率管,另外一个高压功率管用来承受耐压,下图可以说明这一结构。使用一个二极管和电容,就可以得到这个振荡信号。但是,这个二极管和电容是需要承受高压的,放在IC内部是不现实的,放在芯片外部,无疑增加了外围的复杂度。

 

究竟是如何检测的呢?再看下图就知道了。下管的源漏寄生电容导致下管的漏端(即高压管的源端)对地也会产生同样波形的振荡,这个振荡是低压的,检测起来就方便了。

 

 

最后我们看一下这个系统该如何实现。下图是我想出来的一种最简单的方式,当然BP2822的内部不一定是这么做的,但是估计也差不到哪里去。两个比较器,为了简单起见,我接到了同一个参考电压源上,一个用来检测到峰值后触发开关管关断,一个用来检测到振荡后触发开关管开启。最后电感被迫工作在近似临界模式下。所以输出电流的近似计算就成了:

Io=Vref/2Rcs

对于BP2822,Vref=0.4V。最后的图给出了相关的波形,大家可以自己对照。

 

 

 

 

 

 

 

全部回复(69)
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2013-10-16 16:38
新版主新气象!第一帖,管理员顶起
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2013-10-16 16:39
@电源网-fqd
新版主新气象!第一帖,管理员顶起[图片]
我沙发没了
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2013-10-16 16:51
@电源网-fqd
新版主新气象!第一帖,管理员顶起[图片]

顶起!~

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zhenxiang
LV.10
5
2013-10-16 17:03
@电源网-娜娜姐
顶起!~
支持下。 提个小问题比如输入是交流全范围输出呢功率很小就几个灯即输出很低的情况下那在输入最高电压时占空比岂不的很小,用BUCK还能做吗。
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2013-10-16 17:13
@zhenxiang
支持下。提个小问题比如输入是交流全范围输出呢功率很小就几个灯即输出很低的情况下那在输入最高电压时占空比岂不的很小,用BUCK还能做吗。
输出电压很低的话,占空比确实会很低,但是这种迟滞型结构是变频的,电感量取大,将频率降下去,只要没有音频噪声,并且保证导通时间足够,这种方式可以。
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2013-10-16 19:29
谢谢!收藏学习了.
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2013-10-16 22:14
@szgoldenking
谢谢!收藏学习了.

受教了,真的很透彻啊,版主太专业了。谢谢。

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2013-10-17 09:15
@rj44444
输出电压很低的话,占空比确实会很低,但是这种迟滞型结构是变频的,电感量取大,将频率降下去,只要没有音频噪声,并且保证导通时间足够,这种方式可以。
楼主辛苦了
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2013-10-17 17:44

标记,等养肥了再看。版主何不举例说明呢?


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2013-10-17 18:09
@雪花梅花
[图片]楼主辛苦了
前排先占座,仔细看看再说
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weixianxing
LV.3
12
2013-10-17 21:05
养肥再看
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2013-10-18 13:16
貌似配图有点乱。。。是我想了解的东东,先收藏了
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do_best
LV.2
14
2013-10-22 10:49
用Saber 仿真的吗?能传一下源文件吗?
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lscau031
LV.3
15
2013-10-22 18:52

不错,学习了!

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tiny2010
LV.3
16
2013-10-23 11:03
多多学习。
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2013-10-23 12:46
@do_best
用Saber仿真的吗?能传一下源文件吗?

源文件找不到了,这个也是临时仿了下,按照图中连接,应该不会出现问题


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ubersexual
LV.2
18
2013-10-30 08:37
太感谢楼主了,,,一开始做LED电源就对LED使用的这种BUCK模型无比的疑惑,今天终于明白了...
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namin
LV.6
19
2013-12-02 09:17
学习了
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2013-12-04 21:24
不错充电器也可以参考一下
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2013-12-06 08:35
@chenyong1371818
不错充电器也可以参考一下
楼主实在,站在我们初学者的角度讲解····
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2013-12-06 08:37
电感量怎样确定?还有磁芯的大小和圈数怎样确定?
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lq520yxh520
LV.3
23
2013-12-13 15:07
@wu15950020595
电感量怎样确定?还有磁芯的大小和圈数怎样确定?
学习了
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75482758
LV.6
24
2013-12-13 17:25
学习了
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Push_Pull
LV.4
25
2013-12-14 09:35
LZ很专业。不过这里大部分是应用工程师,还是希望LZ能多说一些应用的例子
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2013-12-14 14:35

大家最关心的是,这里的各部分器件参数怎么取值,特别是电感,那么下面介绍一下诸如BP2822这种滞回控制临界模式的BUCK型电感怎么算。

首先,根据手册我们知道,内部的限流阈值是0.4V,那么,电感电流峰值就等于这个电压除以采样电阻阻值。例如我们取1欧的采样电阻,那么电感电流峰值就等于:

IL_pk=0.4/1=0.4A

输出平均电流为:

Io_avg=IL_pk/2=0.2A

这样一来,我们只剩下一个参数需要计算,那就是电感的感量。

对于滞回控制临界模式的BUCK拓扑,开关管开启时,加在电感上的电压为

Von=Vin-Vo=L*Ipk/Ton

开关管关断时,加在电感上电压为

Voff=Vo=L*Ipk/Toff

由于Ipk、Von和Vo都是定值,从上面的式子可以看出,L的变化,最终只影响Ton和Toff,也就是,只影响开关频率或者讲开关周期。从上面的式子推出:

T=Ton+Toff=L*Ipk(1/(Vin-Vo)+1/Vo)=L*Ipk*Vin/Vo(Vin-Vo)

从这个式子最少可以看出,如果Vo不变,那么开关频率随着Vin的增大而变高,如果Vin不变,对上面的式子求导,我们会发现,当Vo大于Vin/2时,随着Vo增大,开关频率降低,当Vo小于Vin/2时,随着Vo增大,开关频率升高。

那么我们可以得出结论:

1、在Vin最低,且Vo最近接Vin/2时,开关频率最低。这点非常重要,因为我们有必要在设计时保证,最低开关频率高于20KHz,否则,就有可能出现音频噪声。

2、在Vin最高时,且Vo离Vin/2最远时,开关频率最高。这点对分析EMI有帮助。

下面以一个实例介绍设计过程。

输入176--265VAC,采用填谷式PFC,输出70--90V,恒流200mA 的应用

首先我们确定电感峰值电流为

Ipk=2Iavg=400mA

电感的有效值电流为

Irms=Ipk*(根号3)/3=0.23A

填谷式PFC,最低母线电压为:

Vin_min=0.5*1.414*Vline_min=0.5*1.414*176=125V

最高母线电压为:

Vin_max=1.414*Vline_max=375V

在Vin_min下,输出电压70V最近接0.5Vin,所以最低频率发生在Vin=125V,Vo=70V时,此时我们如果选择工作频率为50KHz,那么电感量计算如下:

L=T*Vo*(Vin-Vo)/Vin/Ipk=70*(125-70)/125/0.4/40=1.54mH,取1.5mH左右

此时,可以将这个电感量带入输入265VAC,输出离0.5Vin最远(此时0.5Vin=187V,仍然选择70V)时计算最高工作频率:

fmax=Vo*(Vin-Vo)/L/Ipk/Vin=70*(375-70)/1.5/0.4/375=95KHz

最后,我们取L=1.9mH,Irms=0.23A,Ipk=0.4A,接下来计算具体的电感

根据这个规格,考虑到T8灯管的尺寸,选用EPC13的磁芯和骨架,Ae=12.5mm^2

首先计算匝数:

N=L*Ipk/Ae/detaB=1.5*1000*0.4/12.5/0.25=192T

这个匝数可以根据实际情况一定程度调整,匝数越多,detaB越小,磁芯损耗越小,但是铜线损耗会随之增加。

然后根据RMS电流计算所需铜线截面积,选择电流密度6A/mm^2:

Acu=Irms/6=0.0383mm^2

选择铜线直径0.23mm的漆包圆铜线,截面积约0.041mm^2,至此,电感的计算完毕。

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kiolop
LV.1
27
2013-12-23 10:53
@rj44444
大家最关心的是,这里的各部分器件参数怎么取值,特别是电感,那么下面介绍一下诸如BP2822这种滞回控制临界模式的BUCK型电感怎么算。首先,根据手册我们知道,内部的限流阈值是0.4V,那么,电感电流峰值就等于这个电压除以采样电阻阻值。例如我们取1欧的采样电阻,那么电感电流峰值就等于:IL_pk=0.4/1=0.4A输出平均电流为:Io_avg=IL_pk/2=0.2A这样一来,我们只剩下一个参数需要计算,那就是电感的感量。对于滞回控制临界模式的BUCK拓扑,开关管开启时,加在电感上的电压为Von=Vin-Vo=L*Ipk/Ton开关管关断时,加在电感上电压为Voff=Vo=L*Ipk/Toff由于Ipk、Von和Vo都是定值,从上面的式子可以看出,L的变化,最终只影响Ton和Toff,也就是,只影响开关频率或者讲开关周期。从上面的式子推出:T=Ton+Toff=L*Ipk(1/(Vin-Vo)+1/Vo)=L*Ipk*Vin/Vo(Vin-Vo)从这个式子最少可以看出,如果Vo不变,那么开关频率随着Vin的增大而变高,如果Vin不变,对上面的式子求导,我们会发现,当Vo大于Vin/2时,随着Vo增大,开关频率降低,当Vo小于Vin/2时,随着Vo增大,开关频率升高。那么我们可以得出结论:1、在Vin最低,且Vo最近接Vin/2时,开关频率最低。这点非常重要,因为我们有必要在设计时保证,最低开关频率高于20KHz,否则,就有可能出现音频噪声。2、在Vin最高时,且Vo离Vin/2最远时,开关频率最高。这点对分析EMI有帮助。下面以一个实例介绍设计过程。输入176--265VAC,采用填谷式PFC,输出70--90V,恒流200mA的应用首先我们确定电感峰值电流为Ipk=2Iavg=400mA电感的有效值电流为Irms=Ipk*(根号3)/3=0.23A填谷式PFC,最低母线电压为:Vin_min=0.5*1.414*Vline_min=0.5*1.414*176=125V最高母线电压为:Vin_max=1.414*Vline_max=375V在Vin_min下,输出电压70V最近接0.5Vin,所以最低频率发生在Vin=125V,Vo=70V时,此时我们如果选择工作频率为50KHz,那么电感量计算如下:L=T*Vo*(Vin-Vo)/Vin/Ipk=70*(125-70)/125/0.4/40=1.54mH,取1.5mH左右此时,可以将这个电感量带入输入265VAC,输出离0.5Vin最远(此时0.5Vin=187V,仍然选择70V)时计算最高工作频率:fmax=Vo*(Vin-Vo)/L/Ipk/Vin=70*(375-70)/1.5/0.4/375=95KHz最后,我们取L=1.9mH,Irms=0.23A,Ipk=0.4A,接下来计算具体的电感根据这个规格,考虑到T8灯管的尺寸,选用EPC13的磁芯和骨架,Ae=12.5mm^2首先计算匝数:N=L*Ipk/Ae/detaB=1.5*1000*0.4/12.5/0.25=192T这个匝数可以根据实际情况一定程度调整,匝数越多,detaB越小,磁芯损耗越小,但是铜线损耗会随之增加。然后根据RMS电流计算所需铜线截面积,选择电流密度6A/mm^2:Acu=Irms/6=0.0383mm^2选择铜线直径0.23mm的漆包圆铜线,截面积约0.041mm^2,至此,电感的计算完毕。
好犀利啊~~学习了
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江南_V
LV.4
28
2013-12-23 15:49
@rj44444
大家最关心的是,这里的各部分器件参数怎么取值,特别是电感,那么下面介绍一下诸如BP2822这种滞回控制临界模式的BUCK型电感怎么算。首先,根据手册我们知道,内部的限流阈值是0.4V,那么,电感电流峰值就等于这个电压除以采样电阻阻值。例如我们取1欧的采样电阻,那么电感电流峰值就等于:IL_pk=0.4/1=0.4A输出平均电流为:Io_avg=IL_pk/2=0.2A这样一来,我们只剩下一个参数需要计算,那就是电感的感量。对于滞回控制临界模式的BUCK拓扑,开关管开启时,加在电感上的电压为Von=Vin-Vo=L*Ipk/Ton开关管关断时,加在电感上电压为Voff=Vo=L*Ipk/Toff由于Ipk、Von和Vo都是定值,从上面的式子可以看出,L的变化,最终只影响Ton和Toff,也就是,只影响开关频率或者讲开关周期。从上面的式子推出:T=Ton+Toff=L*Ipk(1/(Vin-Vo)+1/Vo)=L*Ipk*Vin/Vo(Vin-Vo)从这个式子最少可以看出,如果Vo不变,那么开关频率随着Vin的增大而变高,如果Vin不变,对上面的式子求导,我们会发现,当Vo大于Vin/2时,随着Vo增大,开关频率降低,当Vo小于Vin/2时,随着Vo增大,开关频率升高。那么我们可以得出结论:1、在Vin最低,且Vo最近接Vin/2时,开关频率最低。这点非常重要,因为我们有必要在设计时保证,最低开关频率高于20KHz,否则,就有可能出现音频噪声。2、在Vin最高时,且Vo离Vin/2最远时,开关频率最高。这点对分析EMI有帮助。下面以一个实例介绍设计过程。输入176--265VAC,采用填谷式PFC,输出70--90V,恒流200mA的应用首先我们确定电感峰值电流为Ipk=2Iavg=400mA电感的有效值电流为Irms=Ipk*(根号3)/3=0.23A填谷式PFC,最低母线电压为:Vin_min=0.5*1.414*Vline_min=0.5*1.414*176=125V最高母线电压为:Vin_max=1.414*Vline_max=375V在Vin_min下,输出电压70V最近接0.5Vin,所以最低频率发生在Vin=125V,Vo=70V时,此时我们如果选择工作频率为50KHz,那么电感量计算如下:L=T*Vo*(Vin-Vo)/Vin/Ipk=70*(125-70)/125/0.4/40=1.54mH,取1.5mH左右此时,可以将这个电感量带入输入265VAC,输出离0.5Vin最远(此时0.5Vin=187V,仍然选择70V)时计算最高工作频率:fmax=Vo*(Vin-Vo)/L/Ipk/Vin=70*(375-70)/1.5/0.4/375=95KHz最后,我们取L=1.9mH,Irms=0.23A,Ipk=0.4A,接下来计算具体的电感根据这个规格,考虑到T8灯管的尺寸,选用EPC13的磁芯和骨架,Ae=12.5mm^2首先计算匝数:N=L*Ipk/Ae/detaB=1.5*1000*0.4/12.5/0.25=192T这个匝数可以根据实际情况一定程度调整,匝数越多,detaB越小,磁芯损耗越小,但是铜线损耗会随之增加。然后根据RMS电流计算所需铜线截面积,选择电流密度6A/mm^2:Acu=Irms/6=0.0383mm^2选择铜线直径0.23mm的漆包圆铜线,截面积约0.041mm^2,至此,电感的计算完毕。

不得不顶!

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江南_V
LV.4
29
2013-12-23 15:59
@rj44444
大家最关心的是,这里的各部分器件参数怎么取值,特别是电感,那么下面介绍一下诸如BP2822这种滞回控制临界模式的BUCK型电感怎么算。首先,根据手册我们知道,内部的限流阈值是0.4V,那么,电感电流峰值就等于这个电压除以采样电阻阻值。例如我们取1欧的采样电阻,那么电感电流峰值就等于:IL_pk=0.4/1=0.4A输出平均电流为:Io_avg=IL_pk/2=0.2A这样一来,我们只剩下一个参数需要计算,那就是电感的感量。对于滞回控制临界模式的BUCK拓扑,开关管开启时,加在电感上的电压为Von=Vin-Vo=L*Ipk/Ton开关管关断时,加在电感上电压为Voff=Vo=L*Ipk/Toff由于Ipk、Von和Vo都是定值,从上面的式子可以看出,L的变化,最终只影响Ton和Toff,也就是,只影响开关频率或者讲开关周期。从上面的式子推出:T=Ton+Toff=L*Ipk(1/(Vin-Vo)+1/Vo)=L*Ipk*Vin/Vo(Vin-Vo)从这个式子最少可以看出,如果Vo不变,那么开关频率随着Vin的增大而变高,如果Vin不变,对上面的式子求导,我们会发现,当Vo大于Vin/2时,随着Vo增大,开关频率降低,当Vo小于Vin/2时,随着Vo增大,开关频率升高。那么我们可以得出结论:1、在Vin最低,且Vo最近接Vin/2时,开关频率最低。这点非常重要,因为我们有必要在设计时保证,最低开关频率高于20KHz,否则,就有可能出现音频噪声。2、在Vin最高时,且Vo离Vin/2最远时,开关频率最高。这点对分析EMI有帮助。下面以一个实例介绍设计过程。输入176--265VAC,采用填谷式PFC,输出70--90V,恒流200mA的应用首先我们确定电感峰值电流为Ipk=2Iavg=400mA电感的有效值电流为Irms=Ipk*(根号3)/3=0.23A填谷式PFC,最低母线电压为:Vin_min=0.5*1.414*Vline_min=0.5*1.414*176=125V最高母线电压为:Vin_max=1.414*Vline_max=375V在Vin_min下,输出电压70V最近接0.5Vin,所以最低频率发生在Vin=125V,Vo=70V时,此时我们如果选择工作频率为50KHz,那么电感量计算如下:L=T*Vo*(Vin-Vo)/Vin/Ipk=70*(125-70)/125/0.4/40=1.54mH,取1.5mH左右此时,可以将这个电感量带入输入265VAC,输出离0.5Vin最远(此时0.5Vin=187V,仍然选择70V)时计算最高工作频率:fmax=Vo*(Vin-Vo)/L/Ipk/Vin=70*(375-70)/1.5/0.4/375=95KHz最后,我们取L=1.9mH,Irms=0.23A,Ipk=0.4A,接下来计算具体的电感根据这个规格,考虑到T8灯管的尺寸,选用EPC13的磁芯和骨架,Ae=12.5mm^2首先计算匝数:N=L*Ipk/Ae/detaB=1.5*1000*0.4/12.5/0.25=192T这个匝数可以根据实际情况一定程度调整,匝数越多,detaB越小,磁芯损耗越小,但是铜线损耗会随之增加。然后根据RMS电流计算所需铜线截面积,选择电流密度6A/mm^2:Acu=Irms/6=0.0383mm^2选择铜线直径0.23mm的漆包圆铜线,截面积约0.041mm^2,至此,电感的计算完毕。

有人的算电感值用L=AL*N*N公式,这个有什么不妥吗?

没弄过buck,学习!

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wangbo0227
LV.8
30
2013-12-23 18:35
@rj44444
大家最关心的是,这里的各部分器件参数怎么取值,特别是电感,那么下面介绍一下诸如BP2822这种滞回控制临界模式的BUCK型电感怎么算。首先,根据手册我们知道,内部的限流阈值是0.4V,那么,电感电流峰值就等于这个电压除以采样电阻阻值。例如我们取1欧的采样电阻,那么电感电流峰值就等于:IL_pk=0.4/1=0.4A输出平均电流为:Io_avg=IL_pk/2=0.2A这样一来,我们只剩下一个参数需要计算,那就是电感的感量。对于滞回控制临界模式的BUCK拓扑,开关管开启时,加在电感上的电压为Von=Vin-Vo=L*Ipk/Ton开关管关断时,加在电感上电压为Voff=Vo=L*Ipk/Toff由于Ipk、Von和Vo都是定值,从上面的式子可以看出,L的变化,最终只影响Ton和Toff,也就是,只影响开关频率或者讲开关周期。从上面的式子推出:T=Ton+Toff=L*Ipk(1/(Vin-Vo)+1/Vo)=L*Ipk*Vin/Vo(Vin-Vo)从这个式子最少可以看出,如果Vo不变,那么开关频率随着Vin的增大而变高,如果Vin不变,对上面的式子求导,我们会发现,当Vo大于Vin/2时,随着Vo增大,开关频率降低,当Vo小于Vin/2时,随着Vo增大,开关频率升高。那么我们可以得出结论:1、在Vin最低,且Vo最近接Vin/2时,开关频率最低。这点非常重要,因为我们有必要在设计时保证,最低开关频率高于20KHz,否则,就有可能出现音频噪声。2、在Vin最高时,且Vo离Vin/2最远时,开关频率最高。这点对分析EMI有帮助。下面以一个实例介绍设计过程。输入176--265VAC,采用填谷式PFC,输出70--90V,恒流200mA的应用首先我们确定电感峰值电流为Ipk=2Iavg=400mA电感的有效值电流为Irms=Ipk*(根号3)/3=0.23A填谷式PFC,最低母线电压为:Vin_min=0.5*1.414*Vline_min=0.5*1.414*176=125V最高母线电压为:Vin_max=1.414*Vline_max=375V在Vin_min下,输出电压70V最近接0.5Vin,所以最低频率发生在Vin=125V,Vo=70V时,此时我们如果选择工作频率为50KHz,那么电感量计算如下:L=T*Vo*(Vin-Vo)/Vin/Ipk=70*(125-70)/125/0.4/40=1.54mH,取1.5mH左右此时,可以将这个电感量带入输入265VAC,输出离0.5Vin最远(此时0.5Vin=187V,仍然选择70V)时计算最高工作频率:fmax=Vo*(Vin-Vo)/L/Ipk/Vin=70*(375-70)/1.5/0.4/375=95KHz最后,我们取L=1.9mH,Irms=0.23A,Ipk=0.4A,接下来计算具体的电感根据这个规格,考虑到T8灯管的尺寸,选用EPC13的磁芯和骨架,Ae=12.5mm^2首先计算匝数:N=L*Ipk/Ae/detaB=1.5*1000*0.4/12.5/0.25=192T这个匝数可以根据实际情况一定程度调整,匝数越多,detaB越小,磁芯损耗越小,但是铜线损耗会随之增加。然后根据RMS电流计算所需铜线截面积,选择电流密度6A/mm^2:Acu=Irms/6=0.0383mm^2选择铜线直径0.23mm的漆包圆铜线,截面积约0.041mm^2,至此,电感的计算完毕。

之前的时候看过恒流的前提条件是1/2*L*I*I=V0*I0,二次侧消磁时间Tdmg=LS*ISK/V0+VF

换算之后Io=Tdmg*n*Ipk/2Ts

上面公式显示,输出电流和二次侧消磁时间,并且和Ts有关系,二次侧消磁时间和输出电压有关系,也就是说在保持Ipk工作在CRM和DCM的前提条件下,还要保持Tsmd和Ts成一定比例才可以保持横流输出;

       之前的时候我也发过一个讨论帖在想怎么使用RCC来做3-10W的LED电源,可是没结果?

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2013-12-24 10:38
@wangbo0227
之前的时候看过恒流的前提条件是1/2*L*I*I=V0*I0,二次侧消磁时间Tdmg=LS*ISK/V0+VF换算之后Io=Tdmg*n*Ipk/2Ts上面公式显示,输出电流和二次侧消磁时间,并且和Ts有关系,二次侧消磁时间和输出电压有关系,也就是说在保持Ipk工作在CRM和DCM的前提条件下,还要保持Tsmd和Ts成一定比例才可以保持横流输出;       之前的时候我也发过一个讨论帖在想怎么使用RCC来做3-10W的LED电源,可是没结果?
你讲的是应该反激式原边反馈,我讲的是buck
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