本帖最后由 君5186 于 2015-12-16 19:22 编辑
相信很多新手都在为PFC而苦恼,其中尤以PFC变压器的计算最为令人苦恼。由于PFC能够有效的衡量电力被有效利用的程度,并且功率因数越大,电力的被利用率就越高,所以常常被应用于 电路和变压器中。本文逐一罗列了PFC高频变压器的设计步骤,给出了每一步的计算方法和数值,并且进行了总结。
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。
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。
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)=12280mmm
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=0.39A
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。选择小于0.1倍的AL值比较合适。在这里AL我们取:
AL=260nH/N^2
则: NP =(500/0.26)^0.5=44
第四步:次级匝数NS:ICrosoft-com:offICe:offICe" />
VOR=VDmin*Dmax/(1- Dmax)
=176*0.327/(1-0.327)=85.5
匝比n=VOR/Vo=85.5/48=1.78
NS=NP/n=44/1.78=25
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)=25/(48/16)=8.33 取9。
NS修正取:26。
总结
经过一系列的计算之后,我们通过样品的测试得到的实验结果为:整机效率0.88,PF值:176V时0.989,220V时0.984;265V时0.975。变压器温升25K。在整个变压器设计过程中。简化了一些东西。比如二极管的压降。对比一下,与一般反激式的变压器有点一致。更多威廉希尔官方网站
交流与电源资料下载见QQ群共享:电源研发精英群 118636798。只是由于整流桥后没有接大容量的电解电容。实际的直流最低电压没有1.414倍。
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