12V1.5A電源適配器方案設(shè)計(jì)計(jì)算步驟

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12V1.5A電源適配器方案設(shè)計(jì)計(jì)算步驟

12V電源適配器方案設(shè)計(jì)計(jì)算步驟
芯片：......
1輸入:100-264V
2輸出：12V1.5A
3效率：84%(5級(jí)能效80.2%，為便于生產(chǎn)故選84%）
4Vcc：14V（選擇VCC開(kāi)啟閥值）
5工作頻率：60K （PFM）
這里講下PFM PFM優(yōu)點(diǎn)空載時(shí)處于降頻模式也就降低了我們的開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗及IC負(fù)載低于一定的時(shí)候進(jìn)入睡眠模式就是IC規(guī)格書(shū)中寫(xiě)到的靜態(tài)電流穩(wěn)態(tài)電流，就是說(shuō)降低了IC的消耗，缺點(diǎn)是紋波動(dòng)態(tài)響應(yīng)沒(méi)有PWM好
6Dmax：0.45 占空比大于0.5會(huì)帶來(lái)環(huán)路不穩(wěn)定的缺陷所以大家都控制在0.5以?xún)?nèi)
7ΔB:(Bs-Br)*n=ΔB=(390-55)*0.6=0.2T
Bs：390mT/100℃
Br：55mT 各家參數(shù)不同安全值取0.3Tmax
CCM連續(xù)模式，電流不為零，ΔB變小，n取60% ΔB取值個(gè)人習(xí)慣
8Vinmin、Vinmax計(jì)算：
Vinmin=Vacmin*1.2=90*1.2=108V
Vinmax=Vac*1.414=374V
9磁芯選擇：
AP=【（Po/η+Po）*10000】/（2*ΔB*?*J*Ku）
=【（18/0.84+18）*10000】/（2*0.2*60*1000*400*0.2）
=394285.7/1920000
=0.205cm4
?=60*1000 （Hz）
J電流密度=400
Ku繞組系數(shù)=0.2
EF25 AP=0.2376cm4 AE=51.8 mm2
12V電源適配器設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：
1、Ae值小效率低溫度高，磁芯面積小扇熱差，罐裝磁芯輻射好，長(zhǎng)寬磁芯漏感小。
2、Ae=Po*2 本人更喜歡這個(gè)公式Ae=18*2*1.4=50.4mm2
?。篍F25：AE：51.8mm2
當(dāng)然以上2種都可以選擇。
10Np計(jì)算：
初級(jí)匝數(shù)：
Np=VINmin*ton/ΔB/AE
Np=108*7.5/0.2/51.8
=78.18T 取整79T
11NS計(jì)算：
次級(jí)匝數(shù)：NS=（Vo+Vd）*（1-Dmax)*NP/（VINmin*Dmax）
=（18+0.6）*（1-0.45）*78/（108*0.45）
=11.12T取整11T
12N計(jì)算：
匝比計(jì)算：N=Np/Ns=79/11=7.18T
13Iav計(jì)算
平均電流:Iav=Po/η/Vinmin =18/0.84/108 =0.198A
14Ipk計(jì)算：峰值電流計(jì)算
Ipk=Ipk1+Ipk2=Iav*2/Dmax =0.198*2/0.45=0.88A
15ΔI計(jì)算：
電流變化率ΔI 計(jì)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電流有效值CCM：Irms==0.88*0.512=.45A
17Lp計(jì)算：
初級(jí)電感量計(jì)算：Lp=Vinmin*ton/ΔI=108*7.5/0.44=1.8mH 我們實(shí)際使用的要比計(jì)算的小一些這里算一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值吧再乘以0.7=1.26mH
18驗(yàn)證是否飽和：ΔB=Lp*Ipk/Np/Ae=1.26*0.88/79/51.8=0.27T<0.3T
19Ipks計(jì)算：
次級(jí)峰值電流：Ipks=Ipk*N=0.88*7.18=6.3A
20Irmss計(jì)算：
12V電源適配器次級(jí)有效值計(jì)算： CCM Irms=6.3*0.566=3.57A
21Dp計(jì)算
初級(jí)線(xiàn)徑計(jì)算：Dp=(Irms/π/J)開(kāi)根號(hào)*2
=(0.45/3.14/6)開(kāi)根號(hào)*2=0.3mm
J電流密度取5-7
22Ds計(jì)算：
次級(jí)線(xiàn)徑計(jì)算：Ds= （3.75/3.14/7）開(kāi)根號(hào)*2=0.82mm
繞不下的情況下降額70%=0.57
J電流密度取6-8
集膚深度：導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)徑不超過(guò)集膚深度的2倍，若超過(guò)集膚深度，則需多股并繞。δ=66.1/√∫cm=66.1/244.94=0.269mm 0.269*2=0.54
多股線(xiàn)計(jì)算=0.7/根號(hào)股數(shù)=0.57/1.414=0.4mm*2
23Nvcc計(jì)算:
反饋繞組計(jì)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放在第一層這樣每咋的長(zhǎng)度較短減少匝間電容，起線(xiàn)放在MOS端使dv/di較大的部分被繞組屏蔽EMI較好
Vcc繞組PSR放在較外層，有利于初次級(jí)耦合減少初級(jí)和Vcc繞組耦合有利于輸出電壓精度
SSR模式將Vcc放在初次級(jí)之間充當(dāng)屏蔽。盡量滿(mǎn)層。
變壓器繞指的幾個(gè)經(jīng)驗(yàn)規(guī)則
①初級(jí)繞組必須在較里層：這樣可以縮短每匝導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度，減小其分布電容，同時(shí)初級(jí)繞組還能被其他繞組屏蔽，降低其電磁干擾。
②初級(jí)繞組的起始端應(yīng)接到MOSFET 漏極：利用初級(jí)繞組的其余部分和其他繞組將其屏蔽，較小從初級(jí)耦合到其他地方的電磁干擾。
③初級(jí)繞組設(shè)計(jì)成2 層以下：這樣能把初級(jí)分布電容和漏感降到較低，在初級(jí)各層間加1 絕緣層，能將分布電容減小到原來(lái)的1/4 左右。
④繞制多路輸出的次級(jí)繞組：輸出功率較大的次級(jí)繞組應(yīng)靠近初級(jí)，以減小漏感。如次級(jí)匝數(shù)少，無(wú)法繞滿(mǎn)一層，可在匝間留間隙以便充滿(mǎn)整個(gè)骨架，當(dāng)然較好是采用多股并繞的方法。
⑤反饋繞組一般在較外層：此時(shí)反饋繞組與次級(jí)繞組間耦合較強(qiáng)，對(duì)輸出電壓的變化反應(yīng)靈敏，還能減小反饋繞組與初級(jí)繞組的耦合程度以提高穩(wěn)定性。
⑥屏蔽層的設(shè)計(jì)：在初、次級(jí)之間增加屏蔽層可減小共模干擾，較經(jīng)濟(jì)的辦法是在初次級(jí)間專(zhuān)繞一層漆包線(xiàn)，一端接Vi（或Vd），另一端懸空并用絕緣帶絕緣而不引出，線(xiàn)徑可選0.35mm。但是因?yàn)榫€(xiàn)于線(xiàn)之間有間隙沒(méi)有銅箔效果好。
⑦銅片屏蔽帶：可用1 銅片環(huán)繞在變壓器外部，構(gòu)成屏蔽帶，相當(dāng)于短路環(huán)，對(duì)泄漏磁場(chǎng)起抑制作用，屏蔽帶應(yīng)與Vd 連通
8. 安全試驗(yàn)：變壓器繞好后在外面纏3 層絕緣膠帶，插入磁芯，浸入清漆，然后進(jìn)行安全測(cè)試。對(duì)于110V電源，初次級(jí)間應(yīng)能承受2000V 交流試驗(yàn)電壓，持續(xù)時(shí)間60s，漏電距離為2.5～3mm；對(duì)于220V 電源，需承受3000V 的交流試驗(yàn)電壓，漏電距離為5～6mm。各繞組首尾引出端需加絕緣套管，套管壁厚不得小于0.4mm。
下面聊下調(diào)試經(jīng)驗(yàn)
1/2*Lp*Ipk*Ipk*?=Po/η PFM 變頻模式這里要設(shè)計(jì)好頻率一般滿(mǎn)載60K 頻率高了變壓器和輸入大點(diǎn)解溫度會(huì)下降但是MOS溫度會(huì)上升所以這里要調(diào)試一個(gè)平衡。
1/4*N*Ipk=Io 匝比大了Ipk會(huì)下來(lái)MOS的溫度會(huì)下降，肖特基反向電壓下降，但是變壓溫度會(huì)上升 Vds電壓會(huì)升高
初級(jí)級(jí)之間加屏蔽，銅箔屏蔽要比線(xiàn)屏蔽效果好，線(xiàn)跟線(xiàn)之間存在縫隙。需要時(shí)磁芯外可以包外屏蔽但是屏蔽也是會(huì)產(chǎn)生損耗的效率會(huì)下降。
在效率低Vds高的情況下可以采用三明治繞法提升效率減小Vds

變壓器計(jì)算完了，網(wǎng)上有很多計(jì)算方法我這算是結(jié)合驗(yàn)證還是蠻準(zhǔn)的.

電源適配器變換交流電壓

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| 發(fā)布時(shí)間：2017.10.24 來(lái)源：12V電源適配器廠家

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