变压器计算Word文档下载推荐.docx
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依據變壓器計算公式
Ø
B(max)=鐵心飽合的磁通密度(Gauss)
Lp=一次側電感值(uH)
Ip=一次側峰值電流(A)
Np=一次側(主線圈)圈數
Ae=鐵心截面積(cm2)
B(max)依鐵心的材質及本身的溫度來決定,以TDKFerriteCorePC40為例,100℃時的B(max)為3900Gauss,設計時應考慮零件誤差,所以一般取3000~3500Gauss之間,若所設計的power為Adapter(有外殼)則應取3000Gauss左右,以避免鐵心因高溫而飽合,一般而言鐵心的尺寸越大,Ae越高,所以可以做較大瓦數的Power。
3.2.2決定一次側濾波電容:
濾波電容的決定,可以決定電容器上的Vin(min),濾波電容越大,Vin(win)越高,可以做較大瓦數的Power,但相對價格亦較高。
3.2.3決定變壓器線徑及線數:
當變壓器決定後,變壓器的Bobbin即可決定,依據Bobbin的槽寬,可決定變壓器的線徑及線數,亦可計算出線徑的電流密度,電流密度一般以6A/mm2為參考,電流密度對變壓器的設計而言,只能當做參考值,最終應以溫昇記錄為準。
3.2.4決定Dutycycle(工作週期):
由以下公式可決定Dutycycle,Dutycycle的設計一般以50%為基準,Dutycycle若超過50%易導致振盪的發生。
NS=二次側圈數
NP=一次側圈數
Vo=輸出電壓
VD=二極體順向電壓
Vin(min)=濾波電容上的谷點電壓
D=ddddd工作週期(Dutycycle)
3.2.5決定Ip值:
Ip=一次側峰值電流
Iav=一次側平均電流
Pout=輸出瓦數
效率
PWM震盪頻率
3.2.6決定輔助電源的圈數:
依據變壓器的圈比關係,可決定輔助電源的圈數及電壓。
3.2.7決定MOSFET及二次側二極體的Stress(應力):
依據變壓器的圈比關係,可以初步計算出變壓器的應力(Stress)是否符合選用零件的規格,計算時以輸入電壓264V(電容器上為380V)為基準。
3.2.8其它:
若輸出電壓為5V以下,且必須使用TL431而非TL432時,須考慮多一組繞組提供Photocoupler及TL431使用。
3.2.9將所得資料代入
公式中,如此可得出B(max),若B(max)值太高或太低則參數必須重新調整。
3.2.10DA-14B33變壓器計算:
✧輸出瓦數13.2W(3.3V/4A),Core=EI-28,可繞面積(槽寬)=10mm,MarginTape=2.8mm(每邊),剩餘可繞面積=4.4mm.
✧假設fT=45KHz,Vin(min)=90V,
=0.7,P.F.=0.5(cosθ),Lp=1600Uh
✧計算式:
●變壓器材質及尺寸:
✧由以上假設可知材質為PC-40,尺寸=EI-28,Ae=0.86cm2,可繞面積(槽寬)=10mm,因MarginTape使用2.8mm,所以剩餘可繞面積為4.4mm.
✧假設濾波電容使用47uF/400V,Vin(min)暫定90V。
●決定變壓器的線徑及線數:
✧假設NP使用0.32ψ的線
電流密度=
可繞圈數=
✧假設Secondary使用0.35ψ的線
✧假設使用4P,則
可繞圈數=
●決定Dutycycle:
✧假設Np=44T,Ns=2T,VD=0.5(使用schottkyDiode)
●決定Ip值:
●決定輔助電源的圈數:
假設輔助電源=12V
NA1=6.3圈
假設使用0.23ψ的線
若NA1=6Tx2P,則輔助電源=11.4V
●決定MOSFET及二次側二極體的Stress(應力):
MOSFET(Q1)=最高輸入電壓(380V)+
=
=463.6V
Diode(D5)=輸出電壓(Vo)+
x最高輸入電壓(380V)
=
=20.57V
Diode(D4)=
=41.4V
●其它:
因為輸出為3.3V,而TL431的Vref值為2.5V,若再加上photocoupler上的壓降約1.2V,將使得輸出電壓無法推動Photocoupler及TL431,所以必須另外增加一組線圈提供迴授路徑所需的電壓。
假設NA2=4T使用0.35ψ線,則
,所以可將NA2定為4Tx2P
●
變壓器的接線圖:
0.35Φx2Px4T
0.35Φx4Px2T
0.32Φx1Px22T
0.23Φx2Px6T
3.3零件選用:
零件位置(標註)請參考線路圖:
(DA-14B33Schematic)
3.3.1FS1:
由變壓器計算得到Iin值,以此Iin值(0.42A)可知使用公司共用料2A/250V,設計時亦須考慮Pin(max)時的Iin是否會超過保險絲的額定值。
3.3.2TR1(熱敏電阻):
電源啟動的瞬間,由於C1(一次側濾波電容)短路,導致Iin電流很大,雖然時間很短暫,但亦可能對Power產生傷害,所以必須在濾波電容之前加裝一個熱敏電阻,以限制開機瞬間Iin在Spec之內(115V/30A,230V/60A),但因熱敏電阻亦會消耗功率,所以不可放太大的阻值(否則會影響效率),一般使用SCK053(3A/5Ω),若C1電容使用較大的值,則必須考慮將熱敏電阻的阻值變大(一般使用在大瓦數的Power上)。
3.3.3VDR1(突波吸收器):
當雷極發生時,可能會損壞零件,進而影響Power的正常動作,所以必須在靠AC輸入端(Fuse之後),加上突波吸收器來保護Power(一般常用07D471K),但若有價格上的考量,可先忽略不裝。
3.3.4CY1,CY2(Y-Cap):
Y-Cap一般可分為Y1及Y2電容,若ACInput有FG(3Pin)一般使用Y2-Cap,ACInput若為2Pin(只有L,N)一般使用Y1-Cap,Y1與Y2的差異,除了價格外(Y1較昂貴),絕緣等級及耐壓亦不同(Y1稱為雙重絕緣,絕緣耐壓約為Y2的兩倍,且在電容的本體上會有“回”符號或註明Y1),此電路因為有FG所以使用Y2-Cap,Y-Cap會影響EMI特性,一般而言越大越好,但須考慮漏電及價格問題,漏電(LeakageCurrent)必須符合安規須求(3Pin公司標準為750uAmax)。
3.3.5CX1(X-Cap)、RX1:
X-Cap為防制EMI零件,EMI可分為Conduction及Radiation兩部分,Conduction規範一般可分為:
FCCPart15JClassB、CISPR22(EN55022)ClassB兩種,FCC測試頻率在450K~30MHz,CISPR22測試頻率在150K~30MHz,Conduction可在廠內以頻譜分析儀驗證,Radiation則必須到實驗室驗證,X-Cap一般對低頻段(150K~數M之間)的EMI防制有效,一般而言X-Cap愈大,EMI防制效果愈好(但價格愈高),若X-Cap在0.22uf以上(包含0.22uf),安規規定必須要有洩放電阻(RX1,一般為1.2MΩ1/4W)。
3.3.6LF1(CommonChoke):
EMI防制零件,主要影響Conduction的中、低頻段,設計時必須同時考慮EMI特性及溫昇,以同樣尺寸的CommonChoke而言,線圈數愈多(相對的線徑愈細),EMI防制效果愈好,但溫昇可能較高。
3.3.7BD1(整流二極體):
將AC電源以全波整流的方式轉換為DC,由變壓器所計算出的Iin值,可知只要使用1A/600V的整流二極體,因為是全波整流所以耐壓只要600V即可。
3.3.8C1(濾波電容):
由C1的大小(電容值)可決定變壓器計算中的Vin(min)值,電容量愈大,Vin(min)愈高但價格亦愈高,此部分可在電路中實際驗證Vin(min)是否正確,若ACInput範圍在90V~132V(Vc1電壓最高約190V),可使用耐壓200V的電容;
若ACInput範圍在90V~264V(或180V~264V),因Vc1電壓最高約380V,所以必須使用耐壓400V的電容。
3.3.9D2(輔助電源二極體):
整流二極體,一般常用FR105(1A/600V)或BYT42M(1A/1000V),兩者主要差異:
1.耐壓不同(在此處使用差異無所謂)
2.VF不同(FR105=1.2V,BYT42M=1.4V)
3.3.10R10(輔助電源電阻):
主要用於調整PWMIC的VCC電壓,以目前使用的3843而言,設計時VCC必須大於8.4V(Min.Load時),但為考慮輸出短路的情況,VCC電壓不可設計的太高,以免當輸出短路時不保護(或輸入瓦數過大)。
3.3.11C7(濾波電容):
輔助電源的濾波電容,提供PWMIC較穩定的直流電壓,一般使用100uf/25V電容。
3.3.12Z1(Zener二極體):
當回授失效時的保護電路,回授失效時輸出電壓衝高,輔助電源電壓相對提高,此時若沒有保護電路,可能會造成零件損壞,若在3843VCC與3843Pin3腳之間加一個ZenerDiode,當回授失效時ZenerDiode會崩潰,使得Pin3腳提前到達1V,以此可限制輸出電壓,達到保護零件的目的.Z1值的大小取決於輔助電源的高低,Z1的決定亦須考慮是否超過Q1的VGS耐壓值,原則上使用公司的現有料(一般使用1/2W即可).
3.3.13R2(啟動電阻):
提供3843第一次啟動的路徑,第一次啟動時透過R2對C7充電,以提供3843VCC所需的電壓,R2阻值較大時,turnon的時間較長,但短路時Pin瓦數較小,R2阻值較小時,turnon的時間較短,短路時Pin瓦數較大,一般使用220KΩ/2WM.O。
.
3.3.14R4(LineCompensation):
高、低壓補償用,使3843Pin3腳在90V/47Hz及264V/63Hz接近一致(一般使用750KΩ~1.5MΩ1/4W之間)。
3.3.15R3,C6,D1(Snubber):
此三個零件組成Snubber,調整Snubber的目的:
1.當Q1off瞬間會有Spike產生,調整Snubber可以確保Spike不會超過Q1的耐壓值,2.調整Snubber可改善EMI.一般而言,D1使用1N4007(1A/1000V)EMI特性會較好.R3使用2WM.O.電阻,C6的耐壓值以兩端實際壓差為準(一般使用耐壓500V的陶質電容)。
3.3.16Q1(N-MOS):
目前常使用的為3A/600V及6A
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