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凡亿专栏 | 100W反激式开关电源设计(ETD34版本)
100W反激式开关电源设计(ETD34版本)

前面说了利用EE28磁芯来做100W反激式开关电源,有些人问是不是做不了,其实EE28 磁芯是可以做100W反激式开关电源的,因为我就亲眼见到过实物,只是做出来的电源逼近EE28的极限,需要非常严格的设计和散热条件,不适合量产,只适合爱好者探索。


对于低电压大电流100W反激式开关电源,比较适合的磁芯当属ETD34,所以我们来说一下利用ETD34变压器磁芯制作反激式开关电源的具体参数。


那么我们还是设定输入市电范围在85~264Vac之间,那么整流过后,我们可以得到直流输入电压Uin(dc)=120~375V;输出电压还是5V,输出电流为20A;开关频率f=100KHz;最大占空比Dmax我们取0.48。


首先我们可以计算出反激式变压器的匝比N=120*0.48/(5.3*0.52)≈20.9;取整得到匝数比N=21;通过磁通密度公式进行变形,我们可以得到原边匝数Np=Lp*Ipp/(△B*Ae);公式中Lp是原边电感量,可以根据公式Lp=Uin_min*Dmax/(Ipp*f)得到;而Ipp是原边峰值电流,在连续模式下,原边峰值电流Ipp=2*Iin(avg)/Dmax;式中Iin(avg)是原边平均电流,我们可以根据公式Iin(avg)=Pin/Uin_min得到;而Pin=Po/n=100/0.9≈111.1W;那么Iin(avg)=111.1/120≈0.926A;原边峰值电流Ipp=2*0.926/0.48≈3.858A;原边电感量Lp=120*0.48/(3.585*100000)≈149.6uH;我们对其取整得到Lp=150uH;那么我们的原边匝数Np=0.00015*3.858/(0.3*0.0000971)≈19.86;我们取原边整数Np=20匝,可采用0.5mm漆包线2股并绕。


根据匝数比N=21,我们可以得到副边匝数Ns=20/21≈0.95;取整Ns=1匝,可采用1.2mm漆包线10股并绕或者使用厚度0.4mm左右的铜皮绕制一整圈来代替多股线;那么修正后匝数比N=20/1=20;那么最大占空比Dmax=(Uo Ud)*Np/(Uin_min*Ns (Uo Ud)*Np)=5.3*20/(120*1 (5.3*20))≈0.469 < 0.48满足最大占空比要求。


由于最大输入电压Vin_max=380V;反射电压Vor=n*(Vo Vd)=21*5.3=111.3V;漏极尖峰电压通常由RCD吸收电路限制,按照经验取反射电压的30%~50%;我们取漏极尖峰电压Vspike=50V;那么漏源极电压峰值VDS-peak=380 111.3 50=541.3V;那么可参考使用的MOS管有650V或者800V,综合考虑650V应该就可以满足成本和性能;确定了MOS管的电压,那么接下来就是计算出电流的应力,从而确实使用MOS管的型号,我们计算过原边的峰值电流Ipp=3.858A,在断续模式时,电流的有效值可以采用公式Irms-p=Ipp*√(Dmax/3)≈1.52A;我们在选择MOS管时,连续漏极电流应大于Irms-p的2倍以上,所以我们可以选择ID>=8A;而且导通电阻Rds选择尽量小的,最好在0.5Ω以下,这样可以降低导通损耗。


其他向RCD线路的参数、输出二极管、输出电容参数一般反激式开关电源只要输出电压没有超过电容的耐压值,一般都可以通用;反馈线路还是采用经典的TL431和817B光耦组合就可以。


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