基本性能要求如下:
產品為AC轉DC電源,30~95Vac交流輸入,雙路直流共地輸出,輸出總功率80W,。
輸入特性:
1. 主電路詳細設計方案:
此POE電源特點:30VAC-95VAC輸入,24V與12V是輸出共地。24V保護時,12V要輸出正常,但12V保護時,24V也要關閉。
主電路的電路設計:器件選用上遵守選用成熟IC方案原則,采用獨立芯片FAN4800AUM控制,
它是一個PFC+PWM的聯合IC,PFC為CCM模式,變壓器直接兩路輸出,但24V加一個開關MOS做獨立保護控制。
技術指標:
1. Normal input(PFC output):105Vdc
2.Vout/Iout: +12V/4.2A
3.Vout_ripple:≤120mV
4. Vout/Iout: +24V/1.25A
5.Vout_ripple:≤240mV
6.η≥0.83
7.Vout Regulation:≤±5%
8.Operating Ambient Temperature :75℃
1. 輸出整流電路詳細設計方案
由于兩組電壓輸出,一組24V輸出功率30W/1.25A,另一組12V輸出功率50W/4.2A,輸出電流都不大,采用同步整流對效率改善不大。所以都采用肖特基二極管的普通整流,這種二極管整流具有高可靠性,成本低,沒有技術上的風險。效率要求不高的電源即可符合。
2.管理電路詳細設計方案
規格要求:OCP/short circuit 自恢復
OVP 打嗝
AC BROWOUT
OTP自恢復
24V OCP/ short circuit, 需在二次側加電流sense 電阻來采樣輸出電流, 經運算放大器放大此電流信號后,再經比較器,去關掉MOS,從而關閉輸出. OVP 是用電阻分壓器檢測輸出電壓,經比較器并通過光耦隔離再經比較器,去關掉MOS,從而關閉輸出.
OTP和BROWOUT功能在一次側加比較器即可實現.
3. EMI電路詳細設計方案
EMI規格要求:CLASS B 傳導6DB余量,輻射帶系統測試6DB余量的要求
采用兩級EMI電路設計,傳導即可符合要求.
輻射配套的測試系統, 由于是完全密封的外殼, 預計輻射容易達標.
變壓器的計算
確定變壓器的尺寸和材質:
Km為窗口利用率取0.45, (變壓器內部取消一個屏蔽銅泊,所以Km可以取大一點)
J為電流密度,取6A/mm^2 設頻率65K
要符合最大高度30mm的要求:選ER28磁芯完符合要求,,其Ae=82mm2 Aw=71mm2
AeAw=5822mm4>3901mm4
匝數的確定
因輸出功率不大,只有80W,有PFC輸出105VDC,沒有保持時間要求,
所以選臨界點占空比D=0.35 滿足不飽和條件設deta B=0.30
計算變壓器二次側匝數Ns:
Np=Ns*n=24 考慮變壓器繞法,選Np=26 匝比為:3.25
24V繞組取16T
3.先估計算MOSFET的Vds電壓是否符合要求。
因為是雙管正激,有二極管鉗位,所以MOS的VDS電壓約為輸入電壓1.2倍,再考慮雷擊要求,選取300V的MOS管完全能符合derating要求.
4.估算輸出二極管的耐壓
設Vinmax=150V
Vout二極管耐壓=Vinmax/n*=46.1V (Vl反向尖峰電壓5V)
同樣要求要求90% derating,所以輸出二極管選取用耐壓大于51.1/0.9=57.78V即可。
在此可選60V肖特基。
5.計算線徑:工作在105VDC臨界點時初級電流有效值
6.實際繞制變壓器
ER28骨架為減小漏感,選用三明治繞法.一次側采用三層絕緣導線繞制.