开关电源的变压器是一个难点。以下是以实例为讲解的资料。对于设计变压器很有帮助。
随着 LED 照明的应用越来越普及,对 LED 电源的需求也越来越大,由于
LED照明电源要求:民用照明PF值必需大于 0.7,商业照明必需大于0.9。对于
10~70W的 LED驱动电源,一般采用单级PFC 来设计。即节省空间又节约成本。
接下来我们来探讨一下单级PFC高频变压器设计。
以一个60W的实例来进行讲解:
输入条件:
电压范围:176~265Vac 50/60Hz
PF>0.95
THD<25%
效率ef〉0.87
输出条件:
输出电压:48V
输出电流:1.28A
第一步:选择 ic 和磁芯:
Ic用士兰的SA7527,输出带准谐振,效率做到0.87应该没有问题。
按功率来选择磁芯,根据以下公式:
Po=100*Fs*Ve
Po:输出功率;100:常数;Fs:开关频率;Ve:磁芯体积。
在这里,Po=Vo*Io=48*1.28=61.44;工作频率选择:50000Hz;则:
Ve=Po/(100*50000)
=61.4/(100*50000)=12280 mmm
PQ3230的Ve值为:11970.00mmm,这里由于是调频方式工作。完全可
以满足需求。可以代入公式去看看实际需要的工作频率为:51295Hz。
第二步:计算初级电感量。
最小直流输入电压:VDmin=176*1.414=249V。
最大直流输入电压:VDmax=265*1.414=375V。
最大输入功率:Pinmax=Po/ef=61.4/0.9=68.3W(设计变压器时稍微取得
比总效率高一点)。
最大占空比的选择: 宽电压一般选择小于 0.5,窄电压一般选择在 0.3
左右。考虑到MOS管的耐压,一般不要选择大于0.5 ,220V供电时选择0.3比
较合适。在这里选择:Dmax=0.327。
最大输入电流: Iinmax=Pin/Vinmin=68.3/176=0.39 A
最大输入峰值电流:Iinmaxp=Iin*1.414=0.39*1.414=0.55A
MOS管最大峰值电流:Imosmax=2*Iinmaxp/Dmax=2*0.55/0.327=3.36A
初级电感量:Lp= Dmax^2*Vin_min/(2*Iin_max*fs_min)*10^3
=0.327*0.327*176/(2*0.39*50000)*1000
=482.55 uH
取500uH。
第三步:计算初级匝数NP:
查磁芯资料,PQ3230的 AL值为:5140nH/N^2,在设计反激变压器时,
要留一定的气隙。选择0.6倍的 AL值比较合适。在这里 AL我们取:
AL=2600nH/N^2
则: NP =(500/0.26)^0.5=44
第四步:次级匝数NS:
VOR=VDmin*Dmax
=249*0.327=81.4
匝比n=VOR/Vo=81.4/48=1.696
NS=NP/n=44/1.686=26
第五步:计算辅助绕组NA
查看IC的datasheet,知道VCC 为11.5~30V。在这选16V。
NA=NS/(Vo*VCC)=26/(48/16)=8.67 取9。
绕法:
总结
通过样品的测试,实验结果为:整机效率0.88,PF值:176V时0.989;
220V 时 0.984;265V 时 0.975;THD=18.2%;变压器温升 25K。在整个变压器
设计过程中。简化了一些东西。比如二极管的压降。对比一下,与一般反激式的
变压器有点一致。只是由于整流桥后没有接大容量的电解电容。实际的直流最低
电压没有1.414倍。不足之处还请各位读者指正。
|