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[讨论] LED照明电源单级PFC高频变压器设计

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一粒金砂(高级)

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发表于 2010-10-20 16:15 | 显示全部楼层 |阅读模式

由于LED照明电源要求:民用照明PF值必需大于0.7,商业照明必需大于0.9.对于10~70W的LED驱动电源,一般采用单级PFC来设计。即节省空间又节约成本。接下来我们来探讨一下单级PFC高频变压器设计。


  以一个60W的实例来进行讲解:


  输入条件:


  电压范围:176~265Vac 50/60Hz


  PF》0.95


  THD《25%


  效率ef〉0.87


  输出条件:


  输出电压:48V


  输出电流:1.28A


  第一步:选择ic和磁芯:


  Ic用士兰的SA7527,输出带准谐振,效率做到0.87应该没有问题。


  按功率来选择磁芯,根据以下公式:


  Po=100*Fs*Ve


  Po:输出功率;100:常数;Fs:开关频率;Ve:磁芯体积。


  在这里,Po=Vo*Io=48*1.28=61.44;工作频率选择:50000Hz;则:


  Ve=Po/(100*50000)


  =61.4/(100*50000)=12280mmm


  PQ3230的Ve值为:11970.00mmm,这里由于是调频方式工作。完全可以满足需求。可以代入公式去看看实际需要的工作频率为:51295Hz.


  第二步:计算初级电感量。


  最小直流输入电压:VDmin=176*1.414=249V.


  最大直流输入电压:VDmax=265*1.414=375V.


  最大输入功率:Pinmax=Po/ef=61.4/0.9=68.3W(设计变压器时稍微取得比总效率高一点)。


  最大占空比的选择:宽电压一般选择小于0.5,窄电压一般选择在0.3左右。考虑到MOS管的耐压,一般不要选择大于0.5,220V供电时选择0.3比较合适。在这里选择:Dmax=0.327.


  最大输入电流:Iinmax=Pin/Vinmin=68.3/176=0.39A


  最大输入峰值电流:Iinmaxp=Iin*1.414=0.39*1.414=0.55A


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


  初级电感量: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:计算初级匝数NP:


  查磁芯资料,PQ3230的AL值为:5140nH/N^2,在设计反激变压器时,要留一定的气息。选择0.6倍的AL值比较合适。在这里AL我们取:


  AL=2600nH/N^2


  则:NP=(500/0.26)^0.5=44


  第四步:次级匝数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:计算辅助绕组NA


  查看IC的datasheet,知道VCC为11.5~30V.在这选16V.


  NA=NS/(Vo*VCC)=26/(48/16)=8.67取9.

 


  通过样品的测试,实验结果为:整机效率0.88,PF值:176V时0.989;220V时0.984;265V时0.975.变压器温升25K.在整个变压器设计过程中。简化了一些东西。比如二极管的压降。对比一下,与一般反激式的变压器有点一致。只是由于整流桥后没有接大容量的电解电容。实际的直流最低电压有1.414倍。

此帖出自LED专区论坛


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