以前都是用PI的芯片并利用他的軟解設計變壓器,現在想選用一款便宜點的IC,變壓器只有自己設計,但是查了很多資料和書籍,發現變壓器的設計總是不對。
選用的IC為DK106
1、 輸入電壓范圍 180-270VAC
2、 開關IC頻率65khz、
3、 開關IC最高耐壓 700V
4、 輸出5V1A
變壓器準備采用EE13
以下是我根據不同的資料進行的設計
一、根據王健強翻譯的《精通開關電源設計》書中設計設計步驟
1、 確定反射電壓VORZ及匝比
VINMAX=22×VACMAX=22×270=382V
開關IC最高耐壓 700V,預留120V壓降,700-120=580
VIN+VZ=382+VZ<=580V,VZ<=198V,取180V標準TVS管。
VOR取VZ/1.4=180V/1.4=128V。
設5V輸出整流管正向壓降0.6V,則匝比為
n=VOR/(VO+VD)=128/(5+0.6)=22.86
2、 理論最大占空比(最后棄用)
忽略變換器的輸入電壓紋波,變換器的最小直流輸入為
VINMIN=1.3×VACMIN=1.3×160=208V
D=VOR/(VOR+VINMIN)=128/(128+208)=0.38
3、 原副邊側的有效負載電流
IO=1A
IOR=IO/n=1/22.6=0.0437A
4、占空比
設效率η=0.8,則輸入功率PIN=5/0.8=6.25W
初級平均電流IIN=PIN/VINMIN=6.25/208=0.0300A
IIN/D=IOR/(1-D)
D=IIN/(IIN+IOR)=0.0300/(0.0300+0.0437)=0.407
這個占空比比2中更為精確
4、 實際原副邊側電流斜坡中心值
IL=IO/(1-D)=1/(1-0.407)=1.686A
ILR=IL/n=1.686/22.86=0.074A
5、 峰值開關電流
已知ILR,就能算出所選電流紋波下的峰值電流,r取0.5
IPK=(1+r/2) ×ILR=1.25×0.074=0.093A
6、 伏秒積
在VINMIN時,有VON=VIN=208V
則開關導通時間為
Ton=D/f=0.407/(65×1000)=6.262us
故伏秒積為
Et=VON×ton=208×6.262=1302Vus
7、 原邊側電感值
LP=(1/LR) ×(Et/r)=1302/(0.074×0.5)=35189Uh
電感值太大。。。后面沒法計算了,貌似問題出在IPK太小
二、按照DK106手冊中方法計算
1、電源輸入功率,設計η=0.8
Pin=Pout/η=5/0.8=6.25W
根據經驗選取EE13磁芯
2、原邊電壓VS
VS=160*1.3=208V
3、計算導通時間(D取0.5)
TON=1/f×D=1/65000×0.5=7.7uS
4、計算原邊匝數
NP=(VSTON)/( ?Bac·Ae)
?Bac為交變工作磁密度(mT),設為0.2
Ae為磁芯有效面積mm2,EE13磁芯為16mm2
NP=(208×7.7)/(0.2×16)=500
5、 計算副邊匝數
NS=(VO+VD)×NP/VS=(5+0.6) ×500/208=13.5
6、 計算原邊電感量
LP=(VS×TON)/IP IP為原邊峰值電流(芯片設定最大峰值電流為320mA)
=(208×7.7)/320=5mH
7、 變壓器驗證
變壓器的設計時最大磁感應強度不能大于0.4T,(鐵氧體的飽和磁感應強度一般為0.4T 左右),由于單端反激電路工作在B-H 的第一象限,磁心又存在剩磁Br 約為0.1T,所以最大的工作磁通Bmax 最大只有0.4 ? 0.1 = 0.3T
BMAX=(IP×LP)/(NP×Ae)=(320×5)/(500×16)=0.2
BMAX<0.3,設計合理。
對于這個結果感覺初級線圈500和初級電感5mH電感是不是太大了?還有此辦法好像有問題,前面取得?Bac貌似總是等于最后的BMAX
三、根據http://m.daogou-taobao.cn/bbs/2425730.html帖子中的辦法
1、計算匝比n
取反射電壓VOR=90V
n=VOR/(VO+VD)=90/(5+0.6)=15
2、計算占空比
方法一
VINMIN取200V
DMAX=(VOUT+VD)*n/((VOUT+VD)*n+VINMIN)
=(5+0.6)*15/((5+0.6)*14+200)=0.30
方法二
原副邊的有效負載電流
IR=IO/n=1/15=0.0667A
輸入功率PIN=POUT/η=5/0.8=6.25W
平均輸入電流:IIN=PIN/VINMIN=6.25/200=0.03125
D=IIN/(IIN+IR)=0.03125/(0.03125+0.0667)=32
3、原副邊側電流斜坡中心值
IL=IO/(1-D)=1.47A
ILR=IL/n=0.098A
4、峰值開關電流IPK
IPK=(1+r/2)*ILR=1.25*0.098=0.1225A
1、 伏秒積(f=65000Hz)
TON=D/f=0.32/0.065=4.9us
ET=VINMINxTON=200*4.9us=980Vus
2、 原邊電感量
LP=(I/ILR)*(ET/0.5)
=(1/0.098)*(980/0.5)=20000uH
這也計算不下去了。20mH初級電感。。
請專家給看看以上方法為何都不對?還是我哪里計算錯誤?有沒有更系統的計算方法嗎?