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12V1.5A电源适配器方案设计计算步骤

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12V1.5A电源适配器方案设计计算步骤

12V电源适配器方案设计计算步骤 
芯片:......
1输入:100-264V 
2输出:12V1.5A 
3效率:84%(5级能效80.2%,为便于生产故选84%) 
4Vcc:14V(选择VCC开启阀值) 
5工作频率:60K  (PFM)
这里讲下PFM PFM优点空载时处于降频模式也就降低了我们的开关损耗和导通损耗及IC负载低于一定的时候进入睡眠模式就是IC规格书中写到的静态电流稳态电流,就是说降低了IC的消耗,缺点是纹波动态响应没有PWM好
6Dmax:0.45  占空比大于0.5会带来环路不稳定的缺陷所以大家都控制在0.5以内
7ΔB:(Bs-Br)*n=ΔB=(390-55)*0.6=0.2T
Bs:390mT/100℃
Br:55mT  各家参数不同安全值取0.3Tmax     
CCM连续模式,电流不为零,ΔB变小,n取60%      ΔB取值个人习惯 
8Vinmin、Vinmax计算: 
Vinmin=Vacmin*1.2=90*1.2=108V   
Vinmax=Vac*1.414=374V   
9磁芯选择: 
AP=【(Po/η+Po)*10000】/(2*ΔB*ƒ*J*Ku) 
=【(18/0.84+18)*10000】/(2*0.2*60*1000*400*0.2) 
=394285.7/1920000
=0.205cm4 
ƒ=60*1000 (Hz) 
J电流密度=400 
Ku绕组系数=0.2  
EF25 AP=0.2376cm4 AE=51.8 mm2 
12V电源适配器设计经验:
1、Ae值小效率低温度高,磁芯面积小扇热差,罐装磁芯辐射好,长宽磁芯漏感小。 
2、Ae=Po*2 本人更喜欢这个公式Ae=18*2*1.4=50.4mm2 
取:EF25:AE:51.8mm2 
当然以上2种都可以选择。
10Np计算: 
初级匝数:
Np=VINmin*ton/ΔB/AE  
Np=108*7.5/0.2/51.8 
=78.18T 取整79T     
11NS计算: 
次级匝数:NS=(Vo+Vd)*(1-Dmax)*NP/(VINmin*Dmax) 
=(18+0.6)*(1-0.45)*78/(108*0.45) 
=11.12T取整11T 
12N计算:  
匝比计算:N=Np/Ns=79/11=7.18T 
13Iav计算 
平均电流:Iav=Po/η/Vinmin =18/0.84/108 =0.198A 
14Ipk计算:峰值电流计算
Ipk=Ipk1+Ipk2=Iav*2/Dmax =0.198*2/0.45=0.88A  
15ΔI计算: 
电流变化率ΔI 计算:CCM Ip2=3Ip1
DCM Ip1=0
0.88/4=IP1=0.22
0.22*3=IP2=0.66
ΔI =Ip2-Ip1
=0.66-0.22=0.44A
16电流有效值CCM:Irms==0.88*0.512=.45A
17Lp计算: 
初级电感量计算:Lp=Vinmin*ton/ΔI=108*7.5/0.44=1.8mH 我们实际使用的要比计算的小一些这里算一个经验值吧再乘以0.7=1.26mH
18验证是否饱和:ΔB=Lp*Ipk/Np/Ae=1.26*0.88/79/51.8=0.27T<0.3T 
19Ipks计算: 
次级峰值电流:Ipks=Ipk*N=0.88*7.18=6.3A 
20Irmss计算: 
12V电源适配器次级有效值计算: CCM Irms=6.3*0.566=3.57A
21Dp计算 
初级线径计算:Dp=(Irms/π/J)开根号*2 
=(0.45/3.14/6)开根号*2=0.3mm  
J电流密度取5-7  
22Ds计算: 
次级线径计算:Ds= (3.75/3.14/7)开根号*2=0.82mm
绕不下的情况下降额70%=0.57
J电流密度取6-8 
集肤深度:导线线径不超过集肤深度的2倍,若超过集肤深度,则需多股并绕。δ=66.1/√∫cm=66.1/244.94=0.269mm   0.269*2=0.54
多股线计算=0.7/根号股数=0.57/1.414=0.4mm*2
23Nvcc计算: 
反馈绕组计算:
Va=(Vo+Vd)/Ns=12.6/11=1.145V/T 
Nvcc=Vcc/Va 
=14/1.145 
=12.22T 取12T 
Lp:1.2mm 1K0.25V
Np:79T 0.3mm
Ns:11T 0.4*2mm
Nvcc:12T  0.15mm
NP放在第一层这样每咋的长度最短减少匝间电容,起线放在MOS端使dv/di最大的部分被绕组屏蔽EMI较好
Vcc绕组PSR放在最外层,有利于初次级耦合减少初级和Vcc绕组耦合有利于输出电压精度
SSR模式将Vcc放在初次级之间充当屏蔽。尽量满层。
变压器绕指的几个经验规则
①初级绕组必须在最里层:这样可以缩短每匝导线的长度,减小其分布电容,同时初级绕组还能被其他绕组屏蔽,降低其电磁干扰。 
②初级绕组的起始端应接到MOSFET 漏极:利用初级绕组的其余部分和其他绕组将其屏蔽,较小从初级耦合到其他地方的电磁干扰。 
③初级绕组设计成2 层以下:这样能把初级分布电容和漏感降到最低,在初级各层间加1 绝缘层,能将分布电容减小到原来的1/4 左右。 
④绕制多路输出的次级绕组:输出功率最大的次级绕组应靠近初级,以减小漏感。如次级匝数少,无法绕满一层,可在匝间留间隙以便充满整个骨架,当然最好是采用多股并绕的方法。 
⑤反馈绕组一般在最外层:此时反馈绕组与次级绕组间耦合最强,对输出电压的变化反应灵敏,还能减小反馈绕组与初级绕组的耦合程度以提高稳定性。 
⑥屏蔽层的设计:在初、次级之间增加屏蔽层可减小共模干扰,最经济的办法是在初次级间专绕一层漆包线,一端接Vi(或Vd),另一端悬空并用绝缘带绝缘而不引出,线径可选0.35mm。但是因为线于线之间有间隙没有铜箔效果好。 
⑦铜片屏蔽带:可用1 铜片环绕在变压器外部,构成屏蔽带,相当于短路环,对泄漏磁场起抑制作用,屏蔽带应与Vd 连通 
8. 安全试验:变压器绕好后在外面缠3 层绝缘胶带,插入磁芯,浸入清漆,然后进行安全测试。对于110V电源,初次级间应能承受2000V 交流试验电压,持续时间60s,漏电距离为2.5~3mm;对于220V 电源,需承受3000V 的交流试验电压,漏电距离为5~6mm。各绕组首尾引出端需加绝缘套管,套管壁厚不得小于0.4mm。
下面聊下调试经验
1/2*Lp*Ipk*Ipk*ƒ=Po/η   PFM 变频模式 这里要设计好频率一般满载60K  频率高了变压器和输入大点解温度会下降但是MOS温度会上升所以这里要调试一个平衡。
1/4*N*Ipk=Io 匝比大了Ipk会下来MOS的温度会下降,肖特基反向电压下降,但是变压温度会上升 Vds电压会升高
初级级之间加屏蔽,铜箔屏蔽要比线屏蔽效果好,线跟线之间存在缝隙。需要时磁芯外可以包外屏蔽但是屏蔽也是会产生损耗的效率会下降。
在效率低Vds高的情况下可以采用三明治绕法提升效率减小Vds

变压器计算完了,网上有很多计算方法我这算是结合验证还是蛮准的.

电源适配器变换交流电压


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| 发布时间:2017.10.24    来源:12V电源适配器厂家
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