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【原創】PSR原邊反饋開關電源設計之二——電路設計

先上圖:

 

此線路是采用目前兼容很多國內品牌IC的回路,如:OB2535CR6235……

PSR線路設計需特別注意以下幾處:

1. RCD吸收回路,即:R2,C4,D2,R6

2. Vcc供電和電壓檢測回路,即:D3,R3,R4,R10,C2

3. 輸出回路,即:C3,C7,D5,R11,LED1

 

下面分別說明以上幾點需注意的地方

1. RCD吸收回路,即:R2,C4,D2,R6

大家可以看出,此RCD回路比普通的PWM回路的RCD多了一個R6電阻,

或許有人會忽略他的作用,但實際它對產品的穩定性起著很大的作用。

看下圖VDS的波形:

 

當開關管截止后因漏感引起的振玲會隨漏感的增大而使電壓跌得更低,

更低的電壓回復需要更長的時間,

VDS的波形此時和VCC的波形是同步的,

PSR檢測電壓是通過IC內部延時4~6uS避開這個振玲來檢測后面相對平滑的電壓,

電壓恢復時間過長導致IC檢測開始時檢測到的是振玲處的電壓,

最總導致的結果是輸出電壓不穩定,甚至蕩機。

當然也有因變壓器漏感比較小,無此電阻也可以正常工作,但一致性較難控制。

此電阻的取值與RCD回路和EMC噪音有關,

一般建議取值為150~510R,推薦使用220~330R,D2建議使用恢復時間較慢的1N4007

具體可根據漏感結合RCD來調試。

 

2. Vcc供電和電壓檢測回路,即:D3,R3,R4,R10,C2

R4與R10的取值是根據IC的VFB來計算的。

但阻值取值對一般USB直接輸出的產品來說,以IFB=0.5mA左右來計算。

若為帶線式產品,因考慮到線損帶來的負載調整率差,

可保持VFB電壓不變,同時增大R4和R10的阻值,減小IFB的電流,

具體IFB的電流取值需根據輸出線材的壓降來調試,

如設計為5V/1A的產品,假設輸出空載為5.10V,

調試的最佳狀態是負載0.5A時,輸出電壓達到最低值,如4.90V,

再增加負載,電壓會因IC內部補償功能喚醒使輸出電壓回升,

當負載達到1.0A時,輸出電壓回升到5.10V左右。

之前有做過一款輸出5V/1A線長3.5米的產品,設計時IFB=0.15mA,

輸出空載在5.15V左右,負載0.5A時輸出為4.85V左右,負載1A時輸出為5.14V左右。

聽很多PSR IC的FAE說過,PIN1腳的C5也有此功能,但實際應用效果不明顯。

D3應該大家都知道要用恢復時間較快的FR107。

R3和C2需取相對較小的值,

R3在VCC供電回路鐘有一定的抗沖擊和干擾的作用,但相對PWM線路來講,其取值需相對較小,不大于10R,一般取2.2~4.7R。

C2取值不大于10UF,一般取4.7UF。

因為電源開啟和負載切換時,VFB的電壓會因C2的容量增大和R3的限流作用導致拉低,從而使輸出產生電壓尖峰。

若更嚴重得導致PSR延時檢測開啟而VFB電壓仍未建立,輸出的電壓尖峰會更高。

 

3. 輸出回路,即:C3,C7,D5,R11,LED1

R11和LED1是輸出的假負載,為避免IC在空載進入間歇模式導致輸出電壓不穩定而設置的。

D5的作用是防止回授失效而設置的過壓保護,一般取值為6.2V。

C3,C7不僅是輸出濾波,而且需有足夠的容量來防止PSR IC在延時檢測未開啟前輸出電壓不受控而過沖。

若容量不夠,會導致輸出電壓過沖而被D5鉗位,被D5鉗位到6.2V后會導致反饋線圈的電壓也上升,從而出現輸出電壓持續在6.2V左右,且有功率損耗,D5會嚴重發熱,但不會馬上損壞。

曾經有人把這個D5去掉了,測試發現電容容量小導致的過沖現象有,但過沖后的電壓因為沒有D5鉗位而正常了,

結果因此我接到了一個200K的訂單。

為什么呢?因為客戶反映說用它對IPOD充電時,充了一會,IPOD沒充進電,而IPOD的輸入接口發燙嚴重,甚至變形。

分析原因為,產品上的D5取掉了,到IPOD內部在輸入接口電源上有一個穩壓管并聯作保護,就出現了上面的電壓被鉗位的問題……

C3,C7的取值不僅與其ESR值有關,也與變壓器漏感和PSR IC延時檢測的時間有關。

目前有PSR IC廠商因其客戶反映變壓器要求過于嚴格或負載調整率差等問題講IC內部延時檢測時間加長到9uS,甚至15uS.

大家可以想象,通電15uS不檢測,輸出電壓會升到多高?

一般都會沖到10多V,甚至20V……

這個過沖的電壓的電流因為有Vsense的限制,不會很大,可以等效為一個尖峰來處理,最直接有效的方法是加大輸出濾波電壓容量和減小ESR值來吸收它。

使用一般的LOW ESR電容,建議使用2顆470UF的并聯。

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PSR原邊反饋開關電源設計之一——變壓器設計

PSR原邊反饋開關電源設計之三——EMC設計技巧 

 

 

全部回復(338)
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倒序查看
2011-04-23 00:09

沙發,!

PSR對變壓器要求設計比較精確!

0
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2011-04-23 00:15
@wuzhonggui
沙發,!PSR對變壓器要求設計比較精確!

請看PSR原邊反饋開關電源設計之一——變壓器設計

http://bbs.dianyuan.com/topic/671166

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2011-04-23 08:39
占位……
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2011-04-23 11:24
看帖不表態,謝絕站內信探討。
0
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2011-04-23 12:12
@javike
看帖不表態,謝絕站內信探討。

你感覺這篇帖子的內容和你的相比優缺點?

http://bbs.dianyuan.com/topic/578872

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2011-04-23 12:20
@lianghongce
你感覺這篇帖子的內容和你的相比優缺點?http://bbs.dianyuan.com/topic/578872

 
電源參數(7*1W LED驅動): 輸入 AC 90-264V  輸出:25.8V 0.3A
方案采用芯聯半導體的CL1100(見附件)CL1100_CN 

從IC資料上可以看出Td/T=0.5 CS腳限制電壓Vth_oc為0.91V FB基準為2V
占空比D取0.45 Vin取90V 整流管VF取0.9 最高開關頻率取50KHZ 變壓器用EE16,AE=19.3mm^2 VCC供電繞組電壓取22V(考慮到不同串數LED的兼容性VCC繞組電壓取得較高,但通常根據經驗,取芯片最大值減去2v) 

 

1,計算次級峰值電流Ipks:
Io=(Td/T)*Ipsk/2
Ipks=Io*2/(Td/T)=0.3*2/0.5=1.2A

 

2,計算反射電壓Vor:根據伏秒平衡
Vin*Ton=Vor*Td
Vin*Ton/T=Vor*Td/T
Vin*D=Vor*Td/T
90*0.45=Vor*0.5
Vor=81V

 

3,計算匝比N,
Vor=(Vo+Vf)*N
N=81/(25.8+0.9)=3.03

 

4,計算初級峰值電流(考慮到初級電流一部分在轉換時的損耗,如吸收中的一部分損耗,磁芯損耗,輸出電容損耗,次級銅損)初級電流損耗取輸出電流的7%
Ipk=Ipks*(1+7%)/N=1.2*(1+7%)/3.03=0.424

 

5,計算初級電感量
Vin/L=ΔI/Δt DCM模式時ΔI等于Ipk
vin/L=Ipk/(D/f)
L=vin*D/f/Ipk=90*0.45/50K/0.424=1.91mH

 

6,計算初級圈數Np,Ns(B取0.3mT)
NP=L*I/(AE*B)=1.91*0.424/(19.3*0.3)*10^3=140TS
NS=NP/N=140/3=46.6TS  取47TS時反算47*3.03=142TS
NA=NS*VA/(Vo+VF)=47*22/(25.8+0.9)=39TS

 

7,電壓取樣電阻
當供電繞組電壓取22V時,FB基準為2V ,上下取樣電阻正好為10比1,取6.8K和68K

 

8,電流檢測電阻Rcs
Rcs=Vth_oc/Ipk=0.91/0.424=2.15 用2.7并11歐電阻

 

9,二極管反壓
=Vin_max/N+Vo=264*1.41/3.03+25.8=149V 取耐壓200V的SF14

 

10,MOS耐壓及 漏感尖峰取 Vlk75V
=Vin_max+Vor+Vlk=373+81+75=529V 考慮到功耗選用2N60.

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2011-04-23 12:37
@lianghongce
你感覺這篇帖子的內容和你的相比優缺點?http://bbs.dianyuan.com/topic/578872

看了下:

他是以理論為出發點,講得很詳細;

我是以實際為出發點,注重的是產品實際設計。

而,他的計算方式是以DCM模式電源的方式,所以

有個問題他忽略了,就是延時檢測對產品各處電流的影響,

這會造成計算出來的結果需要再結合樣品細調。

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2011-04-23 12:41
@lianghongce
[圖片][圖片] 電源參數(7*1WLED驅動):輸入AC90-264V 輸出:25.8V0.3A方案采用芯聯半導體的CL1100(見附件)[圖片]CL1100_CN 從IC資料上可以看出Td/T=0.5CS腳限制電壓Vth_oc為0.91VFB基準為2V占空比D取0.45Vin取90V整流管VF取0.9最高開關頻率取50KHZ變壓器用EE16,AE=19.3mm^2VCC供電繞組電壓取22V(考慮到不同串數LED的兼容性VCC繞組電壓取得較高,但通常根據經驗,取芯片最大值減去2v)  1,計算次級峰值電流Ipks:Io=(Td/T)*Ipsk/2Ipks=Io*2/(Td/T)=0.3*2/0.5=1.2A 2,計算反射電壓Vor:根據伏秒平衡Vin*Ton=Vor*TdVin*Ton/T=Vor*Td/TVin*D=Vor*Td/T90*0.45=Vor*0.5Vor=81V 3,計算匝比N,Vor=(Vo+Vf)*NN=81/(25.8+0.9)=3.03 4,計算初級峰值電流(考慮到初級電流一部分在轉換時的損耗,如吸收中的一部分損耗,磁芯損耗,輸出電容損耗,次級銅損)初級電流損耗取輸出電流的7%Ipk=Ipks*(1+7%)/N=1.2*(1+7%)/3.03=0.424 5,計算初級電感量Vin/L=ΔI/ΔtDCM模式時ΔI等于Ipkvin/L=Ipk/(D/f)L=vin*D/f/Ipk=90*0.45/50K/0.424=1.91mH 6,計算初級圈數Np,Ns(B取0.3mT)NP=L*I/(AE*B)=1.91*0.424/(19.3*0.3)*10^3=140TSNS=NP/N=140/3=46.6TS 取47TS時反算47*3.03=142TSNA=NS*VA/(Vo+VF)=47*22/(25.8+0.9)=39TS 7,電壓取樣電阻當供電繞組電壓取22V時,FB基準為2V,上下取樣電阻正好為10比1,取6.8K和68K 8,電流檢測電阻RcsRcs=Vth_oc/Ipk=0.91/0.424=2.15用2.7并11歐電阻 9,二極管反壓=Vin_max/N+Vo=264*1.41/3.03+25.8=149V取耐壓200V的SF14 10,MOS耐壓及漏感尖峰取Vlk75V=Vin_max+Vor+Vlk=373+81+75=529V考慮到功耗選用2N60.

以上的計算很詳細,

我直接提出我的看法:

按實際來看,電流檢測電阻用2.15R肯定小了點,

VCC供電取22V對EMC不利,

取樣電阻的分配未考慮IC補償功能的啟動對實際輸出電壓的影響。

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lianghongce
LV.5
10
2011-04-23 12:58
@javike
看了下:他是以理論為出發點,講得很詳細;我是以實際為出發點,注重的是產品實際設計。而,他的計算方式是以DCM模式電源的方式,所以有個問題他忽略了,就是延時檢測對產品各處電流的影響,這會造成計算出來的結果需要再結合樣品細調。
你能不能讓電感量直接能計算出來啊?大家沒有實際調試過容易出問題。
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lianghongce
LV.5
11
2011-04-23 13:00
@lianghongce
你能不能讓電感量直接能計算出來啊?大家沒有實際調試過容易出問題。
還有就是你們兩個的計算方法能否結合?
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wuzhonggui
LV.9
12
2011-04-23 13:01
@javike
看了下:他是以理論為出發點,講得很詳細;我是以實際為出發點,注重的是產品實際設計。而,他的計算方式是以DCM模式電源的方式,所以有個問題他忽略了,就是延時檢測對產品各處電流的影響,這會造成計算出來的結果需要再結合樣品細調。

延時是怎么樣檢測對產品的電流.

你的芯片現在是什么價格!

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2011-04-23 13:26
@lianghongce
你能不能讓電感量直接能計算出來啊?大家沒有實際調試過容易出問題。

反激式變壓器電感量就不應該是算出來的,是需要調出來的。

各種誤差的影響不說,就同型號不同廠商或不同材質的CORE設計出來的電感量實際也應該不一樣。

之前我也曾經問過一個臺北分公司的一位工程師他的變壓器是怎么算的,

他說,誰要能把變壓器完全算出來,那他這個牛就吹大了。

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2011-04-23 13:39
@wuzhonggui
延時是怎么樣檢測對產品的電流.你的芯片現在是什么價格!

延時是怎么樣檢測對產品的電流??

沒看懂你說的什么?

PSR IC我用過幾種哦,價格不一樣的,而且這里不方便談價格。

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wanwehua
LV.6
15
2011-04-23 14:20
跟著大師的腳步走!大師繼續!!
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2011-04-24 02:12
@wanwehua
跟著大師的腳步走!大師繼續!!

占位……

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2011-04-25 08:57
@javike
看帖不表態,謝絕站內信探討。
哈哈  各種的感謝javike對電源網的支持~~~
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hhqdaniel
LV.4
18
2011-04-25 14:00
@lianghongce
[圖片][圖片] 電源參數(7*1WLED驅動):輸入AC90-264V 輸出:25.8V0.3A方案采用芯聯半導體的CL1100(見附件)[圖片]CL1100_CN 從IC資料上可以看出Td/T=0.5CS腳限制電壓Vth_oc為0.91VFB基準為2V占空比D取0.45Vin取90V整流管VF取0.9最高開關頻率取50KHZ變壓器用EE16,AE=19.3mm^2VCC供電繞組電壓取22V(考慮到不同串數LED的兼容性VCC繞組電壓取得較高,但通常根據經驗,取芯片最大值減去2v)  1,計算次級峰值電流Ipks:Io=(Td/T)*Ipsk/2Ipks=Io*2/(Td/T)=0.3*2/0.5=1.2A 2,計算反射電壓Vor:根據伏秒平衡Vin*Ton=Vor*TdVin*Ton/T=Vor*Td/TVin*D=Vor*Td/T90*0.45=Vor*0.5Vor=81V 3,計算匝比N,Vor=(Vo+Vf)*NN=81/(25.8+0.9)=3.03 4,計算初級峰值電流(考慮到初級電流一部分在轉換時的損耗,如吸收中的一部分損耗,磁芯損耗,輸出電容損耗,次級銅損)初級電流損耗取輸出電流的7%Ipk=Ipks*(1+7%)/N=1.2*(1+7%)/3.03=0.424 5,計算初級電感量Vin/L=ΔI/ΔtDCM模式時ΔI等于Ipkvin/L=Ipk/(D/f)L=vin*D/f/Ipk=90*0.45/50K/0.424=1.91mH 6,計算初級圈數Np,Ns(B取0.3mT)NP=L*I/(AE*B)=1.91*0.424/(19.3*0.3)*10^3=140TSNS=NP/N=140/3=46.6TS 取47TS時反算47*3.03=142TSNA=NS*VA/(Vo+VF)=47*22/(25.8+0.9)=39TS 7,電壓取樣電阻當供電繞組電壓取22V時,FB基準為2V,上下取樣電阻正好為10比1,取6.8K和68K 8,電流檢測電阻RcsRcs=Vth_oc/Ipk=0.91/0.424=2.15用2.7并11歐電阻 9,二極管反壓=Vin_max/N+Vo=264*1.41/3.03+25.8=149V取耐壓200V的SF14 10,MOS耐壓及漏感尖峰取Vlk75V=Vin_max+Vor+Vlk=373+81+75=529V考慮到功耗選用2N60.

對于實際的市場化的產品EE16取B=0.3不保險

并且Vin取90有點不合實際

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szg001
LV.5
19
2011-04-26 15:42
@javike
占位……
好東東!
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2011-04-26 22:28
講的不錯,不頂不行
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框子
LV.4
21
2011-04-27 13:04

留名,以后再研究。

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zhijian1024
LV.6
22
2011-04-27 16:23
@框子
留名,以后再研究。
感謝版主,收藏了!
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tomkingwang
LV.4
23
2011-04-27 23:19
@javike
請看PSR原邊反饋開關電源設計之一——變壓器設計http://bbs.dianyuan.com/topic/671166

占空,

看來樓主是:

最近比較忙……

若想看“PSR原邊反饋開關電源設計之四——實機詳圖解說”就把3個帖子都頂起來,

是得多努力頂頂。開拓新思路!

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周興
LV.1
24
2011-04-27 23:22
學習了!
0
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2011-04-28 08:50
@szg001
好東東!
學習
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ne5532
LV.7
26
2011-04-28 10:49
嚴重頂起,,這些都是工廠實際經驗呀,比書上的好懂多了。。
1
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2011-04-28 13:31

頂帖得不夠給力呀

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linyong2004
LV.5
28
2011-04-28 15:21
@javike
頂帖得不夠給力呀[圖片]

大伙頂起,樓主加油

期待第四貼!!!

0
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2011-04-28 15:27
@linyong2004
[圖片]大伙頂起,樓主加油期待第四貼!!!

先去上個LAYOUT,3帖都滿100帖后繼續。

現在第一帖已經滿了哦。

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miky1188
LV.6
30
2011-04-28 16:32
@javike
頂帖得不夠給力呀[圖片]
果然解惑!!!!!!!
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hqyzh
LV.6
31
2011-04-28 17:06
@miky1188
果然解惑!!!!!!![圖片]
頂起,
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