FLYBACK设计.xls

1/15Flyback Converter DesignFlyback Converter Design MOSFET : Turn on Turn off A.動作原理分析 1. MOS = Turn onD =Turn off 2. MOS = Turn offD =Turn on VNp VQ / Ip VNs VD / Is 法拉第感應電勢定律 變壓器公式推導 1. 電感 2. 圈數 B : Gauss Ae : c (= B x Ae)Lp : uH = NsNs CoCo Vo/Io NpNp Vin Q Q D D Ton T Vin dT dI L V Ton I Vin Lp dT dI L dT d N x100 BAe LpIp Np dT dI L dT d NV Vd)(Vo Ns Np - Vd)(Vo Ns Np Vin Vin Np Ns - VdVo Vd Vo)Vin Np Ns (- Set.13.2006 2/153. 圈數比 n = =(Vs = Vo+Vd) 4. 工作週期 D(設定值) 於輸入85V,最大工作週期一般設定在0.40.5之間 5. K值(設定值) :於85V與滿載輸出時,一次側電流波谷與波峰比值 電流連續模式(CCM) : 01(PI 建議 00.6) 電流不連續模式(DCM) : 0 B.BUCK 電容 1. 電容值(PI建議) Vmin (V) 90 230 2. 耐壓值 3. 選用 400V/150uF C.變壓器設計 1. 已知規格 Po = 60W (12V/5A) Vac = 90264 工作頻率 f = 65kHz 輔助繞組電壓 : 15V 2.設定值 D = 0.45= T = 15.4us Ton = 6.9us Toff = 8.5us K = 0.3 3.選擇變壓器 CORE : PQ2625 Ae : 1.18 c BOBBIN 槽深 : 3.5 mm 槽寬 : 13.7 mm Input (Vac)Cin (uF/Watt of Po) Universal(90264) 230 23 1 dT d NpVin dT d NsVs d TonVin x Np d Toff x Vs Ns Toff x Vs TonVin x Ns Np Ip Iv K T Ton D D)T-(1 x Vs DTVin x Toff x Vs TonVin x n nVsVin nVs D maxVac,2Vmax Set.13.2006 3/154.一次側感量 Lp 計算Lp時,先要算出Vmin,I 这个Vmin是否可以是Vac,min+V，V是纹波电压 - (1) 帶入(1)式 5.圈數Np,Ns,NvNv辅助绕组 B : 2500Gauss 6. 電流密度 (PI建議 : 500CMA200) Ton Toff T Iavg Iavg.on Ip Iv fL : line frequency(60Hz) tc : conduction angle(3ms) : efficiency Ns,Nv同極性,所以電壓 比等於圈數比 tf tc 95V 0.8x150u 3m-)(2x6012x60 -2x85 Cin x tc-2fL12Po -min2Vac,Vmin 22 Ip x 0.3Iv 0.3 Ip Iv K Irms CM CMA 2 V x C 2 1 W 2 Vmin)-minVac,2(Cin x 2 1 x tf Po Cin x x tf2Po min2Vac,Vmin 2 Cinx x tf2Po VminminVac,2 tc 2fL 1 tf 0.789A 95x0.8 60 *Vmin Pin Iavg 1.75A 45. 0 789. 0 D Iavg Iavg.onIavg.on T x Iavg 3.5A1.75 x 2Iavg.on x 2IvIpTon x 2 IvIp TonIavg.on x 0.81AIv2.69A,Ip 1.88A0.81-2.69Iv-IpI 349uH6.9u x 1.88 95 Ton x I Vmin Lp Turns 3231.8100 x 1.18 x 2500 2.69 x 349 100 x Ae x B Ip x Lp Np Turns 55.3Ns07. 6 8.5u x 12.7 6.9u x 95 Toff x Vs TonVmin x Ns Np Turns 76.6 12.7 0.7)(15 x 5 Vs 0.7)(Vcc x Ns Nv 0.7Vcc Vs Nv Ns ) Pin (Po 2min x Vac, Vmin Set.13.2006 4/15 假設CMA300 Np所需CM值 Ns所需CM值 7. 線徑選擇,變壓器繞製(三明治繞)13.7MM是变压器槽宽 1) Np圈數 32Ts(Np-1 : 16Ts / Np-2 : 16Ts) 選擇 0.35兩條,可以整繞,CM值為 190.4 x 2 = 380.8 369 2) Ns圈數 5Ts 選擇三層絕緣線(TEX-E) 0.85兩條,可以整繞,CM值為 1225 x 2 = 2450 2607 3) Nv圈數 7Ts 選擇 0.25一條,因輔助電源所需電流很小,CM值可不計. D.MOSFET及輸出DIODE選用 1. MOS規格選用 1) 耐壓(Vds) : 264Vac時,Vds最大 實際Vds會比計算值還大(考慮漏電感造成的電壓波尖) 2) 耐電流(Id) : 3) 除Vds以及Id外還需考慮Rds(on),以及溫昇的問題 2. 輸出DIODE規格選用 Np-1 Ns Np-2 Nv 13.7mm 3.5mm 0.38mm 1.10mm 0.38 mm 0.28mm 1.因二次側使用三層絕緣線,故可 以不使用margin tape. 2.於Np和Ns間加EMI sheilding. 3.總共8層絕緣tape(每層厚度約 0.08mm),繞線總使用厚度 0.38x2+1.1+0 .28+0.3x2+0.08x8=3.38mm EMI sheilding 厚度約0.3 3 Ip x DIpIp.rms 2 K)-3(1 D-1 IspIs.rms Turnmm0.806 116 13.7mm Turnmm2.28 15 13.7mm Turnmm1.71 17 13.7mm 454.3V12.7x 5 32 373Vsx Ns Np VmaxVds 1.23A 3 10.30.3 x 0.45 x 2.69 3 1KK x D xIpIp.rms 22 A2 .17 5 32 x 69. 2 Ns Np x IpIsp 8.69A 3 10.30.3 x 0.45)-(1 x 17.2 3 1KK x D)-(1 x IspIs.rms 22 3691.23 x 300CM 26078.69 x 300 CM 2.69AIpId Set.13.2006 5/151) 耐壓(Vd) : 264Vac時,Vd最大 實際Vd會比計算值還大(考慮漏電感造成的電壓波尖) 2) 耐電流(Id) 3) 一般會選用Schottky-Barrier Diode(SBD),因為SBD沒有逆向儲存時間(trr)的問題, 較適用於大電流整流用. E.輸出整流電容 1. Ripple current 2. 電容值(V設定愈小,Vripple愈小,所需電容值愈大) 3. 電容選擇 1)足夠的Iripple 2)足夠的電容值 3)Low ESR type較適用於整流電路 Is Io Vo Vo Ic Vo Q1 Q2 Q1 = Q2 Ton Toff Io Ic Is 70.3V12373 x 32 5 VoVmax x Np Ns Vd 345uF 0.1 6.9u x 5 Vo Ton x Io C T x IQ 17.2AIspId 7.1A58.69IoIs.rmsIripple 2222 Set.13.2006 6/15 Set.13.2006 7/15 Set.13.2006 8/15 怎么得来的？ 这个Vmin是否可以是Vac,min+V，V是纹波电压 所以電壓 Set.13.2006 9/15 0.38x2+1.1+0