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电子变压器技术

工程师在单级PFC高频变压器设计

View: Date:2013-03-30

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,要留一定的气息。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:

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