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五步搞定LED照明電源單級PFC高頻變壓器設計

由于LED照明電源要求:民用照明PF值必需大于0.7,商業照明必需大于0.9.對于10~70W的LED驅動電源,一般采用單級PFC來設計。即節省空間又節約成本。接下來我們來探討一下單級PFC高頻變壓器設計。

  以一個60W的實例來進行講解:

  輸入條件:

  電壓范圍:176~265Vac50/60Hz

  PF》0.95

  THD《25%

  效率ef〉0.87

  輸出條件:

  輸出電壓:48V

  輸出電流:1.28A

  第一步:選擇ic和磁芯:

  Ic用士蘭的SA7527,輸出帶準諧振,效率做到0.87應該沒有問題。

  按功率來選擇磁芯,根據以下公式:

  Po=100*Fs*Ve

  Po:輸出功率;100:常數;Fs:開關頻率;Ve:磁芯體積。

  在這里,Po=Vo*Io=48*1.28=61.44;工作頻率選擇:50000Hz;則:

  Ve=Po/(100*50000)

  =61.4/(100*50000)=12280mmm

  PQ3230的Ve值為:11970.00mmm,這里由于是調頻方式工作。完全可以滿足需求。可以代入公式去看看實際需要的工作頻率為:51295Hz.

  第二步:計算初級電感量。

  最小直流輸入電壓:VDmin=176*1.414=249V.

  最大直流輸入電壓:VDmax=265*1.414=375V.

  最大輸入功率:Pinmax=Po/ef=61.4/0.9=68.3W(設計變壓器時稍微取得比總效率高一點)。

  最大占空比的選擇:寬電壓一般選擇小于0.5,窄電壓一般選擇在0.3左右。考慮到MOS管的耐壓,一般不要選擇大于0.5,220V供電時選擇0.3比較合適。在這里選擇:Dmax=0.327.

  最大輸入電流:Iinmax=Pin/Vinmin=68.3/176=0.39A

  最大輸入峰值電流:Iinmaxp=Iin*1.414=0.39*1.414=0.55A

  MOS管最大峰值電流:Imosmax=2*Iinmaxp/Dmax=2*0.55/0.327=3.36A

  初級電感量:Lp=Dmax^2*Vin_min/(2*Iin_max*fs_min)*10^3

  =0.327*0.327*176/(2*0.39*50000)*1000

  =482.55uH

  取500uH.

  第三步:計算初級匝數NP:

  查磁芯資料,PQ3230的AL值為:5140nH/N^2,在設計反激變壓器時,要留一定的氣息。選擇0.6倍的AL值比較合適。在這里AL我們取:

  AL=2600nH/N^2

  則:NP=(500/0.26)^0.5=44

  第四步:次級匝數NS:

  VOR=VDmin*Dmax

  =249*0.327=81.4

  匝比n=VOR/Vo=81.4/48=1.696

  NS=NP/n=44/1.686=26

  第五步:計算輔助繞組NA

  查看IC的datasheet,知道VCC為11.5~30V.在這選16V.

  NA=NS/(Vo*VCC)=26/(48/16)=8.67取9.

  繞法:


  總結

  通過樣品的測試,實驗結果為:整機效率0.88,PF值:176V時0.989;220V時0.984;265V時0.975.變壓器溫升25K.在整個變壓器設計過程中。簡化了一些東西。比如二極管的壓降。對比一下,與一般反激式的變壓器有點一致。只是由于整流橋后沒有接大容量的電解電容。實際的直流最低電壓沒有1.414倍。

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zq2007
LV.11
2
2011-12-13 14:34
收藏,看看。
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zq2007
LV.11
3
2011-12-13 14:35
這個THD總諧波失真怎么控制?
0
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2011-12-14 14:54

這文章好像是電源網里 pin0208的朋友才是原作。http://bbs.dianyuan.com/topic/586859這里好詳細

0
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clain0306
LV.4
5
2011-12-15 11:17
@xgq1232003
這文章好像是電源網里 pin0208的朋友才是原作。http://bbs.dianyuan.com/topic/586859這里好詳細
嗯,不是很清楚,我只是在別的地方看到這篇文章,覺得滿好的,所以就拿過來這里分享分享!!
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yinjin
LV.3
6
2012-02-21 16:39
@clain0306
嗯,不是很清楚,我只是在別的地方看到這篇文章,覺得滿好的,所以就拿過來這里分享分享!!
關于最大輸入電流: Iinmax=Pin/Vinmin=68.3/176=0.39 A

在很多反激式變壓器設計中,Vinmin是最小直流輸入電壓,而上式中是最小交流輸入電壓176VAC,能在此例說說為什么這樣呀!有什么不同?
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2013-01-03 18:28
學習了
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2013-01-05 12:31

多謝分享!

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