標題: 5V,1A開關電源制作 [打印本頁]
作者: xiaos 時間: 2015-4-4 04:09
標題: 5V,1A開關電源制作
5V,1A開關電源
參數表：
我做的第一版反激式開關電源是通過自激完成的。那些天我是參考ATX開關電源的輔助電源。本初的打算，是做一款中功率開關電源的輔助電源。但后來，由于六樓老師讓幫他做一個5V,1A的開關電源。就順便答應下來了。下面是我的第一版自激式反激電源的原理圖。
附圖：
這個電源有四個問題：
1. 沒有完整而強有力的反饋，可能出現負載調整率過大
2. 輸入濾波電容過大，導致一直燒保險絲，有一次甚至將整流二極管燒炸了一堆。
3. 沒有EMI濾波環節，容易受電網干擾。
4. 開關管在上升沿時處于線性狀態，發熱量極大。效率上不去！
對于原理，開關ATX開關電源的應該都懂。他是靠電容的充電和放電來實現開關的，由穩壓二極管做輸出測定。這里不做詳述。
第二版開關電源是用PI公司的TNY280PN做的。從某種程度上來講，這款芯片已經很成熟了。且很好用。但我第一次做，就遇到了麻煩。
下面是圖：
這個圖我是看TNY280PN的英文手冊做的。后來調了一天多，才發現，對于一個開關電源來說。變壓器則是其核心動力部分。而根據手冊，我的這款變壓器初級電感量明顯過大，適合做1K~10K的自激電源。而對于這個固定124K頻率的家伙，根本無法用。結果就是，輸出電壓極低，并且穩不住，變壓器極熱。
第三款開關電源我依然用的自激。因為我想看看手機充電器的結構和原理。于是順道做了一個5V,500mA的手機充電器。但發現，也是沒有強有力的反饋回路，結果當然穩不住。圖就不上了。網上一搜一大堆！
第四款開關電源算是我的最成功的一款。芯片還是TNY280PN，但變壓器卻是我實際計算而買的一款。效果真的不錯！在1A負載下，開關管一點都不熱！
上圖：
下面我說說做這款反激電源的心得吧。一旦你掌握了一款反激式電源的制作方法，電源對你來說，就如魚得水。很容易了。因為最難點不是電路的設計，而是變壓器的設計。變壓器作為開關電源的動力源，無論是哪個方面有問題，都會造成你的電源罷工！可能你現在看不出來，但那是早晚的事！
做電源，還有一點是安全措施。因為對于220V的電，足夠讓你死幾回了！所以，在帶電測量時，至少需要兩個人。最好在輸入加過流保護。就比如我上面的那款，輸入過流是600ma.雖然不能起根本作用，但可以防止因為短路，造成變壓器炸機（很危險）！
我做這款電源是就炸了兩次，一次是整流二極管。眼睜睜看著四個二極管在冒火。沒轍！第二次是一個電容過充了。直接炸了。我懷里到處都是碎片。
不過這次我的搭檔前往廣州參加應聘，從應聘情況來看。電源工程師這個職業還是靠的住的！所以，接下來，再打算做一款中功率開關電源。
再上幾張這次反激電源的實物照吧。
下面附這次做變壓器的全部計算過程。
EE22高頻變壓器設計
本次的開關電源采用反激式拓撲結構，高頻變壓器相當于一個儲能電感。
1. 計算一次繞組電感量Lp.
假如效率η=80%，Krp=0.5. TNY280Y的開關頻率ｆ＝132K.
注釋：Ｋrp=Ir/Ip.其中，Ip為高頻變壓器在CCM模式下一次側的峰值電流。Ir為高頻變壓器一次側的電流變化量。Krp定義為脈動系數！在CCM模式下，Krp<1.在DCM模式下，Krp=1.
本次的開關電源輸出功率Po=5W.對于TNY280Y而言，Ilimit=0.8A
則Ip=Ilimit=0.8A.Ir=0.4A.
則根據公式Lp=(2Po)/( ηIr2f)
得：Lp=(2*5)/(0.8*0.16*132K)=6.35*10-4
當在臨界狀態下，Krp=1.此時Ir=0.8A.
則此時Lp=1.479*10-4
也就是說變壓器一次側的電感量可在148uH~635uh之間選擇。
這里選取400Uh.
2. 選擇磁心。
磁芯的選擇用AP法。
根據公式：AP=Ae*Aw=(99Po)/((Bm-Br)*f)(單端正激變壓器)
注釋：Bm-Br為磁感應強度變化量。
則：AP=99*5/(0.15*132K)=0.025cm4
根據第二套公式：
Sj=Ae=0.15* =0.336
根據常用磁心尺寸對照表，可選用EI22或者EE22.
3. 計算一次側匝數Np.
本例選取最小輸入電壓102V。Dmax=0.52.Ae=0.336.
Bm-Br=0.15.
則Np= 104
則Np=44.
一次側電流有效值可根據公式
Irms=Ip *
此時Krp=0.8.Ip=0.8A.Dmax=0.52
則可得Irms=0.37A.
則二次側電流峰值Isp=Ip(Np/Ns)
同理可得二次側電流的有效值為：
Isrms=Isp*
得Isrms=0.4452*Isp
4. 計算二次繞組匝數Ns.
二次側繞組匝數Ns可根據公式；
Ns=(Np/Uor)*(Uo+Uf1).
已知輸出電壓Uo=5V. Uor=130V. Uf1=0.8V
注釋：Uor為二次反射電壓。Uf1為整流二極管的壓降。如果是肖特基通常取0.4V。如果是快恢復，通常取0.8V.
則根據上式可得：Ns=1.96.考慮漆包線銅損，這里取3匝。
二次繞組電流峰值為：
Isp=5.42A.
二次側電流有效值Isrms=5.52*0.445=2.45A
根據參數表，選用0.78mm的漆包線。
5.計算氣隙長度
根據公式σ={（0.4*3.14Np2Ae）/(Lp)}*0.01
得σ=0.0065cm,即0.065mm.
氣隙過小，可以忽略。
6. 檢驗最大磁通密度：
根據公式：Bm={(Ip*Lp)/(Np*Ae)}*0.01. Ip=0.8A
Bm=0.21<0.3T. 磁通密度符合。
至此變壓器的所有參數計算完畢！
附表：
常用EI型磁心尺寸參數表
| 型號 | | |
| EI16 | | |
| EI19 | | |
| EI22 | | |
| EI25 | | |
| EI28 | | |
| EI30 | | |
| EI33 | | |
| EI40 | | |
| EI50 | | |
| EI60 | | |
常用EE型磁心尺寸參數表
| 型號 | | |
| EE10 | | |
| EE13 | | |
| EE16 | | |
| EE19 | | |
| EE22 | | |
| EE25 | | |
| EE30 | | |
| EE33 | | |
| EE41 | | |
| EE50 | | |
| EE65 | | |
常用磁心型號與輸出頻率的對應關系
| 型號 | |
| |
| EI10 | | |
| EI13 | | |
| EI16 | | |
| EI19 | | |
| EI22 | | |
| EI25 | | |
| EI28 | | |
| EI30 | | |
| EI35 | | |
| EI40 | | |
| EI45 | | |
| EI50 | | |
| EE8 | | |
| EE10 | | |
| EE13 | | |
| EE16 | | |
| EE19 | | |
| EE30 | | |
| EE35 | | |
| EE40 | | |
如有錯誤歡迎指正
作者: lucw46 時間: 2015-8-13 22:05
不錯.學習了
作者: 857471693 時間: 2015-10-28 15:31
大神能具體教教我怎么做這個5V1A開關電源嗎
作者: cuter 時間: 2017-10-16 17:19
大神，膜拜ing。想參照你的電路設計一個電源。問一下，你的變壓器是在某寶上訂做的嗎？還是直接能買到參數正好合適的？
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