今天看到留言,有个朋友说需要一个28V/10A的半桥电源,问我有没有现成的原理图,或者说要怎么设计。
28 V输出电源我之前比较少接触,我之前接触比较多的就是我们日常中常用到的24V、12V、5V和3.3V输出的电源,但是万变不离其宗,不管输出电压是多少,我们只需要将设计的公式进行套用,就可以很容易的计算出我们所需的参数。
首先在设计前,我们先将需要的技术参数罗列出来:
输入电压范围:AC90V~130V(110V供电);AC185 V~270V(220V供电)
输入频率:50HZ/60HZ
输出电压:DC28V
最大电流:10A
输出纹波精度:50mV
输出精度:+-2%
首先进入我们的预估计算:我们知道输出电压电流,那我们就可以计算出输出的功率Po=28*10=280W,按照80%的效率来算,我们的输入功率为280/0.8=350W。
接下来我们要计算出输入电压的最大值和最小值,在AC110V的条件下,我们可以得到Vin(low)=2*1.414*90=254V;Vin(hi)=2*1.414*130=368V;在220V供电的情况下,我们可以计算出Vin(low)=1.414*185=262V;Vin(hi)=1.414*270=382V。
从上述计算出来的电压值,我们可以得到电流最大平均值Iin(max)=350/254=1.38A;最小平均值Iin(min)=350/382=0.92A;最大峰值电流Ipk=2.8*280/254=3.1A。
因为需求是采用半桥式的电路拓扑结构,那我们一般为了减小电源启动时的浪涌电压,都会加装一个软启动电路。
我们将电源的工作频率先定在100KHZ,查找满足要求的控制芯片,我们就选择34025这款控制IC。
选好控制器后,我们要进行变压器的设计,我们还是按照简单的方式来进行设计,选择E-E型变压器磁芯,这款结构的磁芯绕线面积比较大,我们采用的是半桥式的结构,所以为了通过VDE认证,就要加许多绝缘层,这就需要增大变压器的绕线面积,磁芯材料可以使用3C8(铁氧化软磁性材料)或者是“F”材料,这两种材料在100KHZ的工作频率下,磁芯所产生的铁损是可以接受的。
磁芯尺寸预估大约为33mm,而最接近这一个尺寸的现有的磁芯类型就是F-43515,为了防止我们预估和实际出现偏差,我们最好还要预定一个比这个尺寸大一号的F-44317,防止绕组尺寸超过变压器的窗口面积。
我们选用F-43515型磁芯时,在计算一次侧的匝数时,要考虑电源刚启动时的一些情况,比如在刚开始工作的那几个毫秒内,整个输入电压都会加载到一次绕组上,所以我们设计时要考虑在这段时间内,我们的变压器不能饱和;一次绕组需要的匝数为:Npri=(382*10^8)/(4*100*2800*0.904)=37.7匝,我们取整数38匝,二次输出绕组Nsec=[1.1*(28+0.5)*38]/[(254-2)*0.95]=4.97匝,我们取整为5匝,这样我们在最小输入电压时得到的最大占空比为4.95*0.95/5=94%;对于辅助绕组=5*12.5/28.5=2.2匝,我们取2匝,那么我们辅助绕组的电压就变为11.4V,这个还是可以接受的。
按照变压器的绕线规则,我们一次侧采用#19AWG导线,二次侧采用#12AWG导线,辅助绕组采用#28AWG导线;变压器我们可以采用交错绕制方法进行绕制,前面有介绍过变压器的各种绕线方式,这里就不多介绍。
下次我们接着介绍功率半导体的选择、输出整流滤波线路计算等等。