5W非隔离LED驱动电源的设计
1、电源方案介绍
本方案采用BP2812控制的DCM Buck电路,
1.2 电感的设计
根据输入输出要求,计算电感量。 本方案中,输入220Vac,输出70V,0.07A,输入的电压范围可以计算如下:
Vin min=√2 200V=1.414*220V=282V
Vin max=√2 240V=1.414*220V=339V
根据上面计算的最小最大输入电压,可以计算最小、最大占空比:
Dmin=Vo/Vin max=70/339=0.2065
Dmax= Vo/Vmin=0.248
Ipk=400/RCS=0.14A
Iled=Ipk/2=0.07A
Irms=Ipk/√3=0.14/1.732=0.081A
因为DCM的变换器,输入电压越高,工作频率越高,综合考虑,体积以及效率,设定最大工作频率为 60 KHZ
Fmax=80*10³HZ,则电感量:L=Vo*(Vin max-Vo)/Vin max*Ipk*Fmax=70*(339-70)/ 339*0.14*60*10³
=6.6*10^-3(H)
所以电感量大约为6.6 mH.
Datasheet上的算法为:L=Vo*(Vin-Vo)/f*Ipk*Vin=70*(220-70)/50*0.14*220=6.8mH
根据计算得出的电感量,可以验证最低开关频率为:
fmin=Vo*( vinmin-vo)/Vinmin*Ipk*Lf=70*(282-70)/282*0.14*6.6=57kHZ=0.057MHZ
根据计算得出的最大占空比以及最低开关频率,可以得出最大导通时间为:
Tomax=Dmax/fmin=0.248/0.057=4.35us. Datasheet上的算法为:
Ton=( L*Ipk)/( Vin-vo)=6.6*10^3*0.14/150=6.16us所计算值偏小。
Toff=L*I pk/Vo=6.6*10^3*0.14/70=13.2us
T=1/f=1/0.057MHZ=17.55us
Tonmax在BP2812所允许设置的最大导通时间内,所以电感设计没有问题。
选择磁芯:
AP=Aw*Ac= Pt*10²/2*F*Bmx*J*Ku*Ki
Pt=Po/η+Po=5/0.8+5=11.25W
A p=22.5*10²/2*100*10^3*0.25*6*0.4*1=0.01875
AP=11.25*10^2/2*60*10^3*0.25*6*0.4*1=0.015625
假定Bmax=0.25,填充系数:ku=0.4 电流密度为:j=6A/mm^2,Ki=1
根据AP值,选择EE10作为电感磁芯:EE10AP=0.028677接近0.01875
EE10的Ae面积如下,可以计算电感所需要的匝数:AE= 12.1mm²
n=L.Ipk/Bmax.Ae=6.6*10³(uH)*0.14/0.2*12.1=382匝
n=(714.3(uH)*0.5)/0.25*21.2=67.386 此处Bmax为0.2,一般取0.2-0.3。
电感需要大约382匝
不管是电感还是变压器,你要求知道的不仅仅是Bmax,还有detaB。Bmax在电感或者变压器峰值电流处计算得到,对于PC40材质铁氧体,Bmax不能超过0.39,。detaB由纹波电流决定,对应的取值一般在0.2--0.3T之间,具体根据磁芯损耗的温升而定
线径选择:
D=1.13(I/J)^1/2电流密度J一般选取3.5---4.5A/mm^2)
D=1.13*(0.07/4) ^1/2=0.149mm,选择0.14或者0.15mm的线。
Lg=(0.4*3.14*382*382*0.121*10^-8)/6.6*10^-3=0.0336cm=0.36mm
条件:骨架、磁芯、气隙、线径一致,测得100匝电感量为1.2mH; 提问:目标电感量2.1mH,需要多少匝(目标匝数)?
首先要算一下电感系数AL。(根据现绕好的电感改)
L=AL*N*N
4.8*10^-3=AL*350*350
得AL=3.92*10^-8
如果要得到6.6mH电感,
6.6*10^-3=Al*N2
可得N=416匝,公式计算382匝偏小。BP2812_DS_Rev.1.0.pdf
此设计为新手学习用,大神们多多指教。谢谢!