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[转]PSR原边反馈开关电源设计之一——变压器设计

工程师
2013-06-04 09:42:48     打赏

目前比较流行的低成本、超小占用空间方案设计基本都是采用PSR原边反馈反激式,

通过原边反馈稳压省掉电压反馈环路(TL431和光耦)和较低的EMC辐射省掉Y电容,

不仅省成本而且省空间,得到很多电源工程师采用。

比较是新技术,目前针对PSR原边反馈开关电源方案设计的相关讯息在行业中欠缺。

下面结合实际来讲讲我对PSR原边反馈开关电源设计的独特方法——以实际为基础。

要求条件:

全电压输入,输出5V/1A,符合能源之星2之标准,符合IEC60950EN55022安规及EMC标准。

因充电器为了方便携带,一般都要求小体积,所以针对5W的开关电源充电器一般都采用体积较小的EFD-15EPC13的变压器,此类变压器按常规计算方式可能会认为CORE太小,做不到,如果现在还有人这样认为,那你就OUT了。

磁芯以确定,下面就分别讲讲采用EFD15EPC13的变压器设计5V/1A 5W的电源变压器。

1. EFD15变压器设计 

目前针对小变压器磁芯,特别是小公司基本都无从得知COREB/H曲线,因PSR线路对变压器漏感有所要求。

所以从对变压器作最小漏感设计入手:

已知输出电流为1A5W功率较小,所以铜线的电流密度选8A/mm2,

次级铜线直径为:SQRT(1/8/3.14)*2=0.4mm

通过测量或查询BOBBIN资料可以得知,EFD15BOBBIN的幅宽为9.2mm

因次级采用三重绝缘线,0.4mm的三重绝缘线实际直径为0.6mm.

为了减小漏感把次级线圈设计为1整层,次级杂数为:9.2/0.6mm=15.3Ts,15Ts.

IC内部一般内置VDS耐压600~650VMOS,考虑到漏感尖峰,需留50~100V的应力电压余量,所以反射电压需控制在100V以内,

得:(Vout+VF)*n<100,即:n<100/5+1,n<16.6,

n=16.5,得初级匝数NP=15*16.5=247.5

NP=248,代入上式验证,(Vout+VF*(NP/NS)<100,

(5+1)*(248/15)=99.2<100,成立。

确定NP=248Ts.

假设:初级248TsBOBBIN上采用分3层来绕,因多层绕线考虑到出线间隙和次层以上不均匀,需至少留1Ts余量(间隙)。

得:初级铜线可用外径为:9.2/(248/3+1)=0.109mm,对应的实际铜线直径为0.089mm,太小(小于0.1mm不易绕制),不可取。

假设:初级248TsBOBBIN上采用分4层来绕,

初级铜线可用外径为:9.2/(248/4+1)=0.146mm,对应的铜线直径为0.126mm,实际可用铜线直径取0.12mm

ICVCC电压下限一般为10~12V,考虑到至少留3V余量,取VCC电压为15V左右,

得:NV=Vnv/(Vout+VF)*NS=15/(5+1)*15=37.5Ts,38Ts.

PSR采用NV线圈稳压,所以NV的漏感也需控制,仍然按整层设计,

得:NV线径=9.2/(38+1)=0.235mm, 对应的铜线直径为0.215mm,实际可用铜线直径取0.2mm。也可采用0.1mm双线并饶。




关键词: PSR     原边反馈     开关电源     变压器    

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