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基于LED照明電源的單級PFC高頻變壓器設計詳細步驟
摘要: 由于LED照明電源要求:民用照明PF值必需大于0.7,商業(yè)照明必需大于0.9。對于10~70W的LED驅(qū)動電源,一般采用單級PFC來設計。即節(jié)省空間又節(jié)約成本。接下來我們來探討一下單級PFC高頻變壓器設計。
Abstract:
Key words :

由于LED照明電源要求:民用照明PF值必需大于0.7,商業(yè)照明必需大于0.9。對于10~70W的LED驅(qū)動電源,一般采用單級PFC來設計。即節(jié)省空間又節(jié)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:176~265Vac 50/60Hz

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(jù)以下公式:

Po=100*Fs*Ve

Po:輸出功率;100:常數(shù);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)=12280 mmm

PQ3230的Ve值為:11970.00mmm,這里由于是調(diào)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=0.39 A

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

=482.55 uH

取500uH。

第三步:計算初級匝數(shù)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?nèi)。?/span>

AL=2600nH/N^2

則: NP =(500/0.26)^0.5=44

第四步:次級匝數(shù)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(jié)

通過樣品的測試,實驗結(jié)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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