電子發(fā)燒友App
先看看供應(yīng)商送的外殼樣品,有好幾個(gè)抽屜,應(yīng)該是積累了多年的結(jié)果!
挑了個(gè)小的,測(cè)了下三圍,長(zhǎng)約83.5毫米
?
?
寬約42毫米,
?
高約30.5毫米
?
全景加上內(nèi)部圖:
?
外殼厚2.5-2.6毫米,兩側(cè)面長(zhǎng)75毫米,去除厚度,PCB的兩邊不會(huì)超過(guò)70毫米,假設(shè)錫點(diǎn)高2毫米,PCB厚1.6毫米,元件的高度要限制在22毫米左右,由于外殼的弧形結(jié)構(gòu),四周的元件要矮一點(diǎn).
算下體積,做個(gè)反激24W左右的電源應(yīng)該可以,就按12V2A做吧.
接著應(yīng)該定個(gè)方案了,先選IC,反激這一塊可選的IC真是不能再多了,公司里常用的是昂寶這個(gè)品牌,這個(gè)功率段用OB2263不會(huì)有問(wèn)題,由于體積有點(diǎn)小,優(yōu)選貼片的,同樣很多元件都應(yīng)該以貼片為主.....
接下來(lái)就按OB2263設(shè)計(jì)電路圖.....
完成的原理圖,是按OB的典型應(yīng)用設(shè)計(jì)的,
?
電腦上沒(méi)有PDF生成軟件,只好截圖....
下面是各部分,輸入濾波/整流
?
PWM及VCC供電部分:
?
輸出和電壓取樣部分:
?
先說(shuō)下輸入濾波/整流部分元件取值估計(jì)方法:
重傳下這部分電路,方便觀看
?
由于PCB的面積較小,而保險(xiǎn)要求的距離要2.5毫米以上,為方便布局并節(jié)省空間,把保險(xiǎn)絲放到輸入的最前.假設(shè)輸出24W,允許最大輸出為1.2倍,效率假設(shè)為80%,最低輸入交流85V,加上只有電容濾波,PF值約0.5,那么輸入電流有效值約為
IAC=24*1.2/0.8/85/0.5,約等于0.85A;
由于溫度降額,開(kāi)機(jī)沖擊等原因,這個(gè)保險(xiǎn)絲取值應(yīng)該在1A以上,而且保險(xiǎn)的作用并不在于保護(hù)后面元件的安全,只要求能斷開(kāi)電網(wǎng),所以取個(gè)2A250V的值.
輸入端離外殼比較近,元件不能用太高的,X電容用了小體積(約13*12*6)的,容量只有0.1微法,R1,R2為放電電阻,要求斷開(kāi)電源1秒后X電容上的電壓降到安全范圍內(nèi),經(jīng)計(jì)算,1.5M以下完全滿足要求,但要滿足耐壓,還得用二個(gè)電阻串聯(lián).
接下來(lái)是橋堆,按保險(xiǎn)絲算出來(lái)的電流取就可以,耐壓同樣要滿足,個(gè)子也盡量小,用了個(gè)KBP206.
共模電感也是按經(jīng)驗(yàn)用的,40W以下一般是UU9.8,這顆料常見(jiàn)成本也低,考慮到X電容偏小,在橋堆和電感之間加入一個(gè)聚酯類的電容,好處是可以做到小體積大容量.
電解電容也是按2微法/W的經(jīng)驗(yàn)值取,這里用47微法.
C1,C7是小容量貼片高壓電容,如果做EMI的話可以按需要取舍.
接下來(lái)說(shuō)說(shuō)PWM部分,原理圖如下:
R3,R4,E2組成IC的啟動(dòng)電源,基本上按廠家給的數(shù)據(jù)賦值,實(shí)際上這個(gè)回路是有算法的,要求IC輸出一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)之后電容上的電壓不能低于IC的關(guān)閉電壓值.
插個(gè)不是題外的題外話:據(jù)我所知,有幾家電源廠考試時(shí)會(huì)考到這個(gè)問(wèn)題,就是問(wèn)應(yīng)試者怎么取啟動(dòng)電源的元件數(shù)值,也不知道是哪個(gè)廠家開(kāi)始搞的.這個(gè)對(duì)基礎(chǔ)知道要求還是挺嚴(yán)的,包含了IC,電容,電阻的基本知識(shí),如耐壓,漏電流等等.
IC第一腳接地,是輸入/輸出信號(hào)和電源的公用端;2腳反饋,外接光電耦合器的集電極,并一個(gè)用于濾除高頻信號(hào)的小容量電容;3腳外接電阻到地可以改變IC的工作頻率,這里取推薦值100K;4腳電流感應(yīng)信號(hào)輸入端,內(nèi)部已經(jīng)有延時(shí),小功率應(yīng)該時(shí)一般不用再外加RC延時(shí);5腳為IC的供電端;6腳驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出,外接的R6,R7,D5可以改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)MOS輸入電容的充放電速度,進(jìn)而對(duì)開(kāi)關(guān)波形的上升下降沿作調(diào)整,有利于EMI整改,R8主要作用是泄放MOS柵-源間積累的電荷,一般取值幾K到40-50K,按經(jīng)驗(yàn)用10K.
C6也用于改善開(kāi)關(guān)波形,一般100P以下常用,做EMI時(shí)按需取舍,先留個(gè)位置.
CY1是安規(guī)電容,由于漏電流的規(guī)定,取值不大于103,算法比較麻煩,可以按經(jīng)驗(yàn)取值,具體可以在EMI整改時(shí)調(diào)整.
D6,C5,R12,R13是MOS的吸收回路,要保證MOS不會(huì)因?yàn)樽儔浩鞲袘?yīng)的反射電壓和漏感造成的尖峰擊穿.同時(shí)它們也會(huì)引起損耗,因此取值時(shí)得有個(gè)折衷.
R9,R10,R11用于將開(kāi)關(guān)電流轉(zhuǎn)換成電壓,具體的取值要看變壓器設(shè)計(jì)了.
最后說(shuō)下輸出和電壓取樣反饋部分,電路原理圖如下:
?
D7是整流管,一般情況下,參數(shù)要求正向電流大于等于3倍輸出電流,具體算法不再說(shuō)明;反向耐壓大于(初級(jí)最高電壓除以初次級(jí)匝數(shù)比+輸出電壓),并留有一定余量.按經(jīng)驗(yàn)這里用100V的管子就行,因體積較小,設(shè)定電流10A,可以減少發(fā)熱量.
R15,C4是整流管的吸收回路,對(duì)整流管的電壓波形起調(diào)整作用,并防止過(guò)高的尖鋒電壓損壞整流管;對(duì)EMI整改有用.
R16,R21是假負(fù)載,對(duì)電源輕載時(shí)的穩(wěn)定性有作用,并不一定用到,先留位置.
E3,E4,E5是儲(chǔ)能電容,可以說(shuō)輸出部分的能量都要由它們提供,對(duì)它們的要求是內(nèi)阻越小越好,能承受的紋波電流越大越好;
R17,R18,R19為電阻分壓取樣網(wǎng)絡(luò),通過(guò)調(diào)整它們的值可以確定輸出電壓,這里輸出電壓約為基準(zhǔn)電壓*(R19/(R18//R17)),圖中用431作基準(zhǔn),基準(zhǔn)電壓約為2.495V,算出來(lái)輸出電壓約為12.3V.
R20為光耦限流電阻,C3是431本身的一個(gè)反饋網(wǎng)絡(luò),為簡(jiǎn)單化,只用了一個(gè)105的電容.
完成的PCB文件:
?
用了立式EE25變壓器,為了過(guò)安規(guī),次級(jí)用飛線引出;DS吸收回路中的電容也改成貼片的;為降低高度,MOS和肖特基的焊盤(pán)孔都加大,元件可以直接貼到板上.
面積受限,將Y電容騎到光耦上面;
前面開(kāi)槽用于焊接AC線,后面的方便放置線卡.
同時(shí)生成DXF文件,用于繪制散熱片.
用CAD做的散熱器圖紙:
?
2毫米厚,鋁制.
其實(shí)在布板之前已經(jīng)對(duì)變壓器進(jìn)行選取，個(gè)人習(xí)慣按AP法選用磁芯，由于整機(jī)高度和PCB面積限制，只能選小一點(diǎn)的，相同頻率相同功率下斷續(xù)模式用的磁芯要小一點(diǎn)，決定以斷續(xù)模式計(jì)算磁芯。
AP值的公式：
AP=Aw*Ae=Pt*106/[2*ko*kc*fosc*Bm*j*?]
其中Pt=Po+Po/ ?
Pt：視在功率，單位W;
Po：變壓器的輸出功率，單位W;
? ：變壓器的效率，小功率一般選0.9-0.95，選0.92;
ko：窗口的銅填充系數(shù)，一般選0.3-0.5,這里考慮到安規(guī)，會(huì)用三層絕緣線做次級(jí)，用0.3;
kc：磁芯填充系數(shù)，對(duì)于鐵氧體=1;
fosc：磁芯工作頻率,單位HZ;
j：電流密度，一般取j=5A/mm2
Bm：變壓器工作磁通，單位高斯
AP值的單位，CM的4次方.
這里的變壓器輸出電壓約(12.3V+0.6V)，0.6V是肖特基二極管正向電壓降;電流是2.4A(設(shè)過(guò)電流點(diǎn)為正常輸出電流的120%);變壓器輸出功率是31W.
工作于斷續(xù)模式,BM取2000高斯,得到AP值為0.18。
接下來(lái)計(jì)算變壓器，過(guò)程大抵如下：
1，計(jì)算輸入最小交流對(duì)應(yīng)的直流電壓：
設(shè)最低輸入電壓85V，容性負(fù)載時(shí)電容上的電壓約為輸入交流值的1.2倍，約為102Vdc;
2，確定頻率和最大占空比，占空比大變壓器利用率高，次級(jí)感應(yīng)的電壓低，可以用耐壓低的整流二極管，但初級(jí)開(kāi)關(guān)管的峰值電壓高，所以有時(shí)得折衷選擇.
這里設(shè)頻率為65KHZ,占空比為0.4,由這兩個(gè)算出開(kāi)關(guān)管最大開(kāi)通時(shí)間為6.15微秒;
3，由最大占空比算出匝比N：
N=(最低輸入電壓*最大占空比)/(輸出電壓+整流二極管正向電壓降)/(1-最大占空比)，
N=(102*0.4)/(12+0.6)/(1-0.4)=5.397
由N可以得出反射電壓Vor=(輸出電壓+整流二極管正向壓降)*N,
代入上式結(jié)果,得到Vor=68V;
4，確定變壓器最大輸入峰值電流：
IPK=2*變壓器輸出功率/(變壓器效率*最低輸入直流電壓*最大占空比)
=2*(12+0.6)*2/(0.92*102*0.4)
=1.3427(A)
5,算出變壓器初級(jí)電感LP:
LP=(最低輸入電壓*最大開(kāi)通時(shí)間)/峰值電流,
LP=(102*6.15)/1.3427
=467(uH)
取470微亨
6，算出初級(jí)匝數(shù)NP：
NP=(初級(jí)電感量*初級(jí)電流峰值)/(磁芯截面積*工作磁通)
計(jì)算AP值時(shí)已經(jīng)取工作磁通2000高斯，EE25的磁芯截面積為40平方毫米，這里如果電感量用微亨的話，工作磁通應(yīng)該用特斯拉，2000高斯=0.2特斯拉.
NP=(470*1.3427)/(40*0.2)
=78.9，取79匝;
7，由匝比算出次級(jí)匝數(shù)NS=79/5.397=14.6，取15匝;
8，設(shè)OB2263工作時(shí)供電電壓為18V，則供電繞組匝數(shù)=18/(12+0.6)*15，約等于21匝.
接下來(lái)按電流容量取線徑，算窗口填充系數(shù)，我初級(jí)線徑取0.35*1根，次級(jí)用二根0.5的三層絕緣線，供電繞組用0.2漆包線*1根.
查了下它們的數(shù)據(jù)，0.2的線最大外徑為0.27，0.35的線最大外徑0.42，0.5的三層絕緣線為0.8，線包總的截面積為
3.14*(0.27*0.27*1*21+0.42*0.42*1*79+0.8*0.8*2*15)/4=27.2平方毫米，
EE25的AW為78.2，則填充系數(shù)=27.2/78.2，約為0.35，可以裝得下.
得知PCB下午應(yīng)該能到，變壓器還沒(méi)來(lái)，先手工繞個(gè)，次級(jí)沒(méi)用三層絕緣線，只用了0.65的漆包線一根，樣子有點(diǎn)丑，因?yàn)闆](méi)找到合適的膠帶，自己裁的.....
?
看起來(lái)還有好多繞線空間....
可以的，不過(guò)板已經(jīng)發(fā)出打樣，現(xiàn)在的PCB卻改成這樣了：
?
整體沒(méi)什么變化，400V電解電容陽(yáng)極處的跳線J1取消了，要加工一下電解電容才好插件.
基本完成插件作業(yè)...先上個(gè)圖
?
繼續(xù)進(jìn)行中，上幾張....
?
這是來(lái)的散熱器...
?
?
?
穿上硅膠套管做絕緣....
?
打上管子，沒(méi)找到新的塑封10100，只能用舊的了...
?
另一面.....
裝起來(lái)就這個(gè)樣子，大電解用的是16*26的;
?
焊上引線，接底殼...
?
測(cè)試中，變壓器也到了，干嘛不早點(diǎn)到呢...
?
?
上測(cè)試圖。。。。。
先說(shuō)下改動(dòng)了哪兒，有DIY的朋友注意了。
1，光耦的限流電阻改4.7K;
2，輸出端的E5由8*14改8*12，220微法，原因是高了不好裝殼。
3，輸出加了假負(fù)載3K，1206的。
4，散熱器二極管處斜剪掉2*2的一個(gè)三角，原因同上條。
5，MOS吸收回路的C5改222/1KV貼片。
先上空載：
?
?
機(jī)子測(cè)試中。。。。。
MOS的波形：
?
滿載波形230V：
滿載120VAC，沒(méi)60HZ的AC源，測(cè)試50HZ的：
?
電壓還低一點(diǎn)就變這樣：
?
只測(cè)滿載，如有DIY的朋友自己測(cè)試其他的負(fù)載，還是手工做的那變壓器，全50HZ頻率下測(cè)量的;
效果有點(diǎn)不如意，朋友們自己可以在變壓器上改良一下：
230V時(shí)
?
120V時(shí)
?
100V時(shí)
工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論