标题: 5V,1A开关电源制作 [打印本页]
作者: xiaos 时间: 2015-4-4 04:09
标题: 5V,1A开关电源制作
5V,1A开关电源
参数表：
我做的第一版反激式开关电源是通过自激完成的。那些天我是参考ATX开关电源的辅助电源。本初的打算，是做一款中功率开关电源的辅助电源。但后来，由于六楼老师让帮他做一个5V,1A的开关电源。就顺便答应下来了。下面是我的第一版自激式反激电源的原理图。
附图：
这个电源有四个问题：
1. 没有完整而强有力的反馈，可能出现负载调整率过大
2. 输入滤波电容过大，导致一直烧保险丝，有一次甚至将整流二极管烧炸了一堆。
3. 没有EMI滤波环节，容易受电网干扰。
4. 开关管在上升沿时处于线性状态，发热量极大。效率上不去！
对于原理，开关ATX开关电源的应该都懂。他是靠电容的充电和放电来实现开关的，由稳压二极管做输出测定。这里不做详述。
第二版开关电源是用PI公司的TNY280PN做的。从某种程度上来讲，这款芯片已经很成熟了。且很好用。但我第一次做，就遇到了麻烦。
下面是图：
这个图我是看TNY280PN的英文手册做的。后来调了一天多，才发现，对于一个开关电源来说。变压器则是其核心动力部分。而根据手册，我的这款变压器初级电感量明显过大，适合做1K~10K的自激电源。而对于这个固定124K频率的家伙，根本无法用。结果就是，输出电压极低，并且稳不住，变压器极热。
第三款开关电源我依然用的自激。因为我想看看手机充电器的结构和原理。于是顺道做了一个5V,500mA的手机充电器。但发现，也是没有强有力的反馈回路，结果当然稳不住。图就不上了。网上一搜一大堆！
第四款开关电源算是我的最成功的一款。芯片还是TNY280PN，但变压器却是我实际计算而买的一款。效果真的不错！在1A负载下，开关管一点都不热！
上图：
下面我说说做这款反激电源的心得吧。一旦你掌握了一款反激式电源的制作方法，电源对你来说，就如鱼得水。很容易了。因为最难点不是电路的设计，而是变压器的设计。变压器作为开关电源的动力源，无论是哪个方面有问题，都会造成你的电源罢工！可能你现在看不出来，但那是早晚的事！
做电源，还有一点是安全措施。因为对于220V的电，足够让你死几回了！所以，在带电测量时，至少需要两个人。最好在输入加过流保护。就比如我上面的那款，输入过流是600ma.虽然不能起根本作用，但可以防止因为短路，造成变压器炸机（很危险）！
我做这款电源是就炸了两次，一次是整流二极管。眼睁睁看着四个二极管在冒火。没辙！第二次是一个电容过充了。直接炸了。我怀里到处都是碎片。
不过这次我的搭档前往广州参加应聘，从应聘情况来看。电源工程师这个职业还是靠的住的！所以，接下来，再打算做一款中功率开关电源。
再上几张这次反激电源的实物照吧。
下面附这次做变压器的全部计算过程。
EE22高频变压器设计
本次的开关电源采用反激式拓扑结构，高频变压器相当于一个储能电感。
1. 计算一次绕组电感量Lp.
假如效率η=80%，Krp=0.5. TNY280Y的开关频率ｆ＝132K.
注释：Ｋrp=Ir/Ip.其中，Ip为高频变压器在CCM模式下一次侧的峰值电流。Ir为高频变压器一次侧的电流变化量。Krp定义为脉动系数！在CCM模式下，Krp<1.在DCM模式下，Krp=1.
本次的开关电源输出功率Po=5W.对于TNY280Y而言，Ilimit=0.8A
则Ip=Ilimit=0.8A.Ir=0.4A.
则根据公式Lp=(2Po)/( ηIr2f)
得：Lp=(2*5)/(0.8*0.16*132K)=6.35*10-4
当在临界状态下，Krp=1.此时Ir=0.8A.
则此时Lp=1.479*10-4
也就是说变压器一次侧的电感量可在148uH~635uh之间选择。
这里选取400Uh.
2. 选择磁心。
磁芯的选择用AP法。
根据公式：AP=Ae*Aw=(99Po)/((Bm-Br)*f)(单端正激变压器)
注释：Bm-Br为磁感应强度变化量。
则：AP=99*5/(0.15*132K)=0.025cm4
根据第二套公式：
Sj=Ae=0.15* =0.336
根据常用磁心尺寸对照表，可选用EI22或者EE22.
3. 计算一次侧匝数Np.
本例选取最小输入电压102V。Dmax=0.52.Ae=0.336.
Bm-Br=0.15.
则Np= 104
则Np=44.
一次侧电流有效值可根据公式
Irms=Ip *
此时Krp=0.8.Ip=0.8A.Dmax=0.52
则可得Irms=0.37A.
则二次侧电流峰值Isp=Ip(Np/Ns)
同理可得二次侧电流的有效值为：
Isrms=Isp*
得Isrms=0.4452*Isp
4. 计算二次绕组匝数Ns.
二次侧绕组匝数Ns可根据公式；
Ns=(Np/Uor)*(Uo+Uf1).
已知输出电压Uo=5V. Uor=130V. Uf1=0.8V
注释：Uor为二次反射电压。Uf1为整流二极管的压降。如果是肖特基通常取0.4V。如果是快恢复，通常取0.8V.
则根据上式可得：Ns=1.96.考虑漆包线铜损，这里取3匝。
二次绕组电流峰值为：
Isp=5.42A.
二次侧电流有效值Isrms=5.52*0.445=2.45A
根据参数表，选用0.78mm的漆包线。
5.计算气隙长度
根据公式σ={（0.4*3.14Np2Ae）/(Lp)}*0.01
得σ=0.0065cm,即0.065mm.
气隙过小，可以忽略。
6. 检验最大磁通密度：
根据公式：Bm={(Ip*Lp)/(Np*Ae)}*0.01. Ip=0.8A
Bm=0.21<0.3T. 磁通密度符合。
至此变压器的所有参数计算完毕！
附表：
常用EI型磁心尺寸参数表
| 型号 | | |
| EI16 | | |
| EI19 | | |
| EI22 | | |
| EI25 | | |
| EI28 | | |
| EI30 | | |
| EI33 | | |
| EI40 | | |
| EI50 | | |
| EI60 | | |
常用EE型磁心尺寸参数表
| 型号 | | |
| EE10 | | |
| EE13 | | |
| EE16 | | |
| EE19 | | |
| EE22 | | |
| EE25 | | |
| EE30 | | |
| EE33 | | |
| EE41 | | |
| EE50 | | |
| EE65 | | |
常用磁心型号与输出频率的对应关系
| 型号 | |
| |
| EI10 | | |
| EI13 | | |
| EI16 | | |
| EI19 | | |
| EI22 | | |
| EI25 | | |
| EI28 | | |
| EI30 | | |
| EI35 | | |
| EI40 | | |
| EI45 | | |
| EI50 | | |
| EE8 | | |
| EE10 | | |
| EE13 | | |
| EE16 | | |
| EE19 | | |
| EE30 | | |
| EE35 | | |
| EE40 | | |
如有错误欢迎指正
作者: lucw46 时间: 2015-8-13 22:05
不错.学习了
作者: 857471693 时间: 2015-10-28 15:31
大神能具体教教我怎么做这个5V1A开关电源吗
作者: cuter 时间: 2017-10-16 17:19
大神，膜拜ing。想参照你的电路设计一个电源。问一下，你的变压器是在某宝上订做的吗？还是直接能买到参数正好合适的？
| 欢迎光临 (http://www.51hei.com/bbs/) |
Powered by Discuz! X3.1 |
