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制作一個(gè)簡(jiǎn)易大功率DC-DC 升壓、降壓“電感”?。

這兩天為平板電腦買(mǎi)了一個(gè)無(wú)線3G路由器,一個(gè)3Gusb上網(wǎng)卡,兩個(gè)設(shè)備同時(shí)使用電流1安,5V.首先在淘寶網(wǎng)絡(luò)搜索一下,發(fā)現(xiàn)3v轉(zhuǎn)5V1安的成品板不少,但看到很多人評(píng)論也就輸出500毫安左右,達(dá)不到要求,買(mǎi)個(gè)大功率的稍微貴,手上有2.5元一片的LM2576 ADJ  輸入7-40V 輸出5-38V,穩(wěn)定工作2安電流。

如是按網(wǎng)絡(luò)搜索圖紙進(jìn)行搭焊(純屬亂搭,沒(méi)有什么排線要求,什么粗不粗線都是可以不考慮,因?yàn)榻祲弘娐罚以谶@里輸入功率不大),2節(jié)18680鋰電池串聯(lián)供電7.4V,可換了環(huán)行電感,工字型電感,EE型電感,反復(fù)用電感表測(cè)試調(diào)整到30-300Uh,均沒(méi)有達(dá)到功率輸出要求,帶載1.5A 下降到3V左右,用2節(jié)串聯(lián)電池在串聯(lián)2個(gè)1n4007對(duì)路由器+USB 3G網(wǎng)絡(luò)卡供電,雖然正常,但由于電壓下降,導(dǎo)致工作時(shí)間很短,情急之中,直接用兩節(jié)鋰電池對(duì)設(shè)備供電,瞬間USB 網(wǎng)卡升天,白白燒掉170元3G上網(wǎng)卡。

最后想來(lái)想去,去中關(guān)村買(mǎi)個(gè)100-300uh的罐型功率電感吧,又不想動(dòng)身去,突然想起了做開(kāi)關(guān)電源的時(shí)候,不是磁芯中間柱子有一邊磨掉了0.25毫米的氣隙嗎,立即找到EE19磁性,將一邊E字型中間柱用打磨機(jī)隨便打掉一點(diǎn)點(diǎn),和另外一邊合起來(lái)看到有點(diǎn)縫隙就行,也可以用磨刀石手工磨,銼刀也行(但用菜刀砍是不行的,畢竟不是木頭),然后取個(gè)0.51漆包線(線也沒(méi)有什么要求,小線就雙線并繞)亂繞50圈,結(jié)果測(cè)量電感為150Uh左右,后來(lái)實(shí)際證明30-300圈內(nèi)亂繞基本都成功的,只是轉(zhuǎn)換效率有所變化。EE19磁性也可以用廢舊的日光燈電子變壓器里面的磁性,重要的是磨點(diǎn)縫隙出來(lái),以免磁飽和導(dǎo)致功率提升不上來(lái)。

電感的確非常重要,但LM2576,另外一個(gè)重要環(huán)節(jié)是模塊輸入端必須接必須接上100UF以上的 電解電容,否則帶載能力弱,而我在整個(gè)制作過(guò)程中由于比較心急,將輸入電容正極搭到正電源上,而負(fù)極居然搭錯(cuò)了地方,搭到LM2576的第二腳上面去了,而不是接地。這樣輸入電容失效也是負(fù)載能力弱的另外一個(gè)原因。

實(shí)測(cè),黃白,黃綠,藍(lán)綠,綠色磁環(huán)工作在較大功率時(shí)候均發(fā)強(qiáng)熱,但EE19中間磨掉一些,制作一個(gè)氣縫隙后不容易磁飽和,這樣幾乎發(fā)熱量十分低,實(shí)驗(yàn)時(shí)候值得參考。工字型電感也不容易發(fā)強(qiáng)熱,但漏感叫大。



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s70008
LV.5
2
2011-10-09 13:12

另外提供一個(gè)簡(jiǎn)單測(cè)試LM2567芯片是否損壞的方法,尤其適合在亂搭后不工作時(shí)候測(cè)試好壞。

一;取下芯片,字符面對(duì)正自己,數(shù)字萬(wàn)用表,黑表筆接第一腳,紅表筆按順序從第5腳測(cè)到第二腳,應(yīng)為無(wú)窮、無(wú)窮、548、530

二:紅表筆接第一腳,黑表筆按順序從第5腳測(cè)到第二腳,應(yīng)為1458、無(wú)窮大、1235、1764(注意有些數(shù)字表測(cè)試不出1V以上的壓降,這樣上面的1458,1235,1764會(huì)顯示無(wú)窮大)

以上測(cè)試模塊管腳壓降會(huì)有少許偏差,屬于正常。


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s70008
LV.5
3
2011-12-18 08:42
@s70008
另外提供一個(gè)簡(jiǎn)單測(cè)試LM2567芯片是否損壞的方法,尤其適合在亂搭后不工作時(shí)候測(cè)試好壞。一;取下芯片,字符面對(duì)正自己,數(shù)字萬(wàn)用表,黑表筆接第一腳,紅表筆按順序從第5腳測(cè)到第二腳,應(yīng)為無(wú)窮、無(wú)窮、548、530二:紅表筆接第一腳,黑表筆按順序從第5腳測(cè)到第二腳,應(yīng)為1458、無(wú)窮大、1235、1764(注意有些數(shù)字表測(cè)試不出1V以上的壓降,這樣上面的1458,1235,1764會(huì)顯示無(wú)窮大)以上測(cè)試模塊管腳壓降會(huì)有少許偏差,屬于正常。

實(shí)測(cè)黃白、藍(lán)綠、綠色磁環(huán),以及鐵氧體黑色磁環(huán)都沒(méi)有下面這個(gè)鐵硅鋁磁環(huán)好。

美磁的KOOL MU(鐵硅鋁)磁粉芯為分布式氣隙磁芯,由鐵基合金粉末制成,在高頻下具低損耗特性。幾近為零的磁致伸縮系數(shù)使得KOOL MU磁粉芯成為消除濾波電感器中高頻噪聲的最佳選擇。在高頻應(yīng)用中,鐵粉芯產(chǎn)生的磁芯損耗是造成不良溫升的主要原因,而KOOL MU磁粉芯的損耗很低,高頻使用時(shí)性能優(yōu)越,溫升相對(duì)也很低。相對(duì)于鐵粉芯,KOOL MU磁粉芯尺寸更為小巧,效率也更高。


 

77050-a7(外徑12.7毫米)  77930-a7(外徑23毫米) 鐵硅鋁磁環(huán)


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s70008
LV.5
4
2011-12-18 08:52
@s70008
實(shí)測(cè)黃白、藍(lán)綠、綠色磁環(huán),以及鐵氧體黑色磁環(huán)都沒(méi)有下面這個(gè)鐵硅鋁磁環(huán)好。美磁的KOOLMU(鐵硅鋁)磁粉芯為分布式氣隙磁芯,由鐵基合金粉末制成,在高頻下具低損耗特性。幾近為零的磁致伸縮系數(shù)使得KOOLMU磁粉芯成為消除濾波電感器中高頻噪聲的最佳選擇。在高頻應(yīng)用中,鐵粉芯產(chǎn)生的磁芯損耗是造成不良溫升的主要原因,而KOOLMU磁粉芯的損耗很低,高頻使用時(shí)性能優(yōu)越,溫升相對(duì)也很低。相對(duì)于鐵粉芯,KOOLMU磁粉芯尺寸更為小巧,效率也更高。[圖片] 77050-a7(外徑12.7毫米) 77930-a7(外徑23毫米)鐵硅鋁磁環(huán)

尺寸規(guī)格13*8*5,導(dǎo)磁率125

鐵硅鋁磁環(huán)(Sendust Cores) 特點(diǎn):比鐵粉芯損耗更低;
良好的DC偏流特性;成本處于鐵粉芯和鐵鎳鉬之間。 材質(zhì)導(dǎo)
磁率(μ)分別有:26、60、75、90、125 鐵硅鋁的標(biāo)準(zhǔn)色為黑
色; 鐵硅鋁磁環(huán)的規(guī)格標(biāo)識(shí)依不同...鐵硅鋁磁粉芯適用于各種濾波電路及諧振回路的電感磁芯、扼流圈及小功率變壓器磁芯。具體產(chǎn)品是用于計(jì)算機(jī)開(kāi)關(guān)電源濾波電感器、程控電話交換機(jī)開(kāi)關(guān)電源濾波器、變頻控制設(shè)備的諧振回路電感器。 技術(shù)創(chuàng)新在于選用優(yōu)質(zhì)鐵硅鋁合金粉末添加少量納米級(jí)合金粉配成合適的料度組成及先進(jìn)的粘結(jié)技術(shù)(高分子材
料包覆、鈍化),模壓成型,在氮?dú)獗Wo(hù)下進(jìn)行磁性處理,使產(chǎn)品電磁性能達(dá)到規(guī)定的要求在工藝上使產(chǎn)品的一致性達(dá)到良好,保證磁體在10 kHZ?100kHZ頻率電磁性能穩(wěn)定,交直流疊加性能和磁芯損

耗均達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平。 主要技術(shù)性能指標(biāo): 1、10kHZ有效磁導(dǎo)率
: ue=125+8%,ue=90+8%,ue=60+8%. 2、有效品質(zhì)因數(shù)Qe在10kHZ時(shí)
不小于15。實(shí)際Q值達(dá)到大于等于17 3、產(chǎn)品表面涂層后,最小介電質(zhì)
強(qiáng)度大于600V。實(shí)際達(dá)到大于等于600V。 4、耐高、低溫(-40?80℃)
試驗(yàn)后,有效磁導(dǎo)率溫度系數(shù) ue=125不大于250ppm/℃,實(shí)際達(dá)到小于
等于250ppm/℃ ue=90不大于280ppm/℃,實(shí)際達(dá)到小于等于280ppm/℃
   ue=60不大于350ppm/℃,實(shí)際達(dá)到小于等于280ppm/℃ 5、表面質(zhì)量平整、光滑

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s70008
LV.5
5
2011-12-18 10:12
@s70008
尺寸規(guī)格13*8*5,導(dǎo)磁率125鐵硅鋁磁環(huán)(SendustCores)特點(diǎn):比鐵粉芯損耗更低;良好的DC偏流特性;成本處于鐵粉芯和鐵鎳鉬之間。材質(zhì)導(dǎo)磁率(μ)分別有:26、60、75、90、125鐵硅鋁的標(biāo)準(zhǔn)色為黑色;鐵硅鋁磁環(huán)的規(guī)格標(biāo)識(shí)依不同...鐵硅鋁磁粉芯適用于各種濾波電路及諧振回路的電感磁芯、扼流圈及小功率變壓器磁芯。具體產(chǎn)品是用于計(jì)算機(jī)開(kāi)關(guān)電源濾波電感器、程控電話交換機(jī)開(kāi)關(guān)電源濾波器、變頻控制設(shè)備的諧振回路電感器。技術(shù)創(chuàng)新在于選用優(yōu)質(zhì)鐵硅鋁合金粉末添加少量納米級(jí)合金粉配成合適的料度組成及先進(jìn)的粘結(jié)技術(shù)(高分子材料包覆、鈍化),模壓成型,在氮?dú)獗Wo(hù)下進(jìn)行磁性處理,使產(chǎn)品電磁性能達(dá)到規(guī)定的要求在工藝上使產(chǎn)品的一致性達(dá)到良好,保證磁體在10kHZ?100kHZ頻率電磁性能穩(wěn)定,交直流疊加性能和磁芯損耗均達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平。主要技術(shù)性能指標(biāo):1、10kHZ有效磁導(dǎo)率:ue=125+8%,ue=90+8%,ue=60+8%.2、有效品質(zhì)因數(shù)Qe在10kHZ時(shí)不小于15。實(shí)際Q值達(dá)到大于等于173、產(chǎn)品表面涂層后,最小介電質(zhì)強(qiáng)度大于600V。實(shí)際達(dá)到大于等于600V。4、耐高、低溫(-40?80℃)試驗(yàn)后,有效磁導(dǎo)率溫度系數(shù)ue=125不大于250ppm/℃,實(shí)際達(dá)到小于等于250ppm/℃ue=90不大于280ppm/℃,實(shí)際達(dá)到小于等于280ppm/℃  ue=60不大于350ppm/℃,實(shí)際達(dá)到小于等于280ppm/℃5、表面質(zhì)量平整、光滑
轉(zhuǎn)貼:升壓電感的磁芯,我們可以有多種選擇:磁粉芯、鐵氧體磁芯、開(kāi)了氣隙的非晶/微晶合金磁芯。這幾種磁芯是各有優(yōu)缺點(diǎn),
磁粉芯的優(yōu)點(diǎn)是,μ值低,所以不用額外再開(kāi)氣隙了。氣隙平均,漏磁小,電磁干擾比較低,不易飽和。缺點(diǎn)是,基本是環(huán)形的,繞線比較困難,不過(guò)目前市場(chǎng)上也出現(xiàn)了EE型的。另外,μ值隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加會(huì)下降。設(shè)計(jì)的時(shí)候需要反復(fù)迭代計(jì)算。
鐵氧體磁芯的優(yōu)點(diǎn)是損耗小,規(guī)格多,價(jià)格便宜,開(kāi)了氣隙后,磁導(dǎo)率穩(wěn)定。缺點(diǎn)是需要開(kāi)氣隙,另外飽和點(diǎn)比較低,耐直流偏磁能力比較差。
非晶/微晶合金的優(yōu)點(diǎn)是飽和點(diǎn)高,開(kāi)氣隙后,磁導(dǎo)率穩(wěn)定。同樣缺點(diǎn)是需要開(kāi)氣隙。另外,大都是環(huán)狀的。
在此說(shuō)明一下,環(huán)形鐵芯雖然繞線比較困難,沒(méi)有E型什么帶骨架的那種容易繞。但是環(huán)形鐵芯繞出來(lái)的電感分布電容小,對(duì)將來(lái)處理電磁兼容帶來(lái)了很多便利之處。E型的骨架繞線一般都是繞好幾層,那么層間電容比較大,對(duì)EMC產(chǎn)生不利影響。另外,開(kāi)氣隙的鐵芯,在氣隙處,銅損會(huì)變大。因?yàn)闅庀短幍穆┐旁阢~線上產(chǎn)生渦流損耗。
下面我們就選擇一種環(huán)形磁粉芯來(lái)作為我們PFC電感的磁芯。我們上面已經(jīng)計(jì)算出了幾個(gè)參數(shù):
輸入電流最大有效值Iinrmsmax=Pin/Umin=652/85=7.67A
輸入電感電流最大峰值為:ILpk=Iinrmsmax+0.5*Ihf=10.85+0.5*2.17=11.94A
升壓電感最小值為L(zhǎng)min=(0.25*Uout)/(Ihf*fs)=(0.25*400)/(2.17*65KHz)=709uH
下面繼續(xù)計(jì)算:
線圈選擇電流密度為5A/平方毫米,那么可以計(jì)算出我們需要用的漆包線的線徑為:
2×SQRT(7.67/(5×3.14))=1.4毫米
因?yàn)槲覀冞@是按照最極限的輸入電壓也就是說(shuō)按照最大的輸入電流時(shí)來(lái)計(jì)算的。所以電流密度取的裕量比較大。實(shí)際按照不同的成本要求,也可以把電流密度取大一些,比如此處取電流密度為8A/平方毫米的話,那么可以得到線徑為:
2×SQRT(7.67/(8×3.14))=1.1毫米
這也是可以接受的。
因?yàn)槭荂CM模式的工作方式,基波是低頻的半正弦波,在此處我們就不考慮趨膚效應(yīng)了。選用單根的漆包線就可以了。
常用的幾個(gè)公式:
LI=NΔBAe
L:電感量,I:電流,N:匝數(shù),ΔB:磁感應(yīng)強(qiáng)度變化量,Ae:磁芯截面積
L=N×N×Al
Al:電感系數(shù)
H=0.4×3.14×N×I/Le
H:磁場(chǎng)強(qiáng)度,Le:磁路長(zhǎng)度
計(jì)算磁芯大小的方法有幾種,最常用的就是AP法,但實(shí)際上,因?yàn)榇欧坌镜拇艑?dǎo)率隨磁場(chǎng)強(qiáng)度變化較大,計(jì)算經(jīng)常需要迭代重復(fù)。另外,因?yàn)榇怒h(huán)的規(guī)格相對(duì)比較少。我們就不用AP法計(jì)算了。而是直接拿磁芯參數(shù)過(guò)來(lái)計(jì)算,幾次就可以得到需要的磁芯了。經(jīng)驗(yàn)越豐富,計(jì)算就越快了。
適合用來(lái)做PFC電感的磁粉芯主要有三類:鐵鎳鉬(MPP)、鐵鎳50(高磁通)、鐵硅鋁(FeSiAl)。其中,鐵鎳鉬粉芯的飽和點(diǎn)大概在B=0.6附近。而后兩者都可以達(dá)到1以上。
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