300WLLC设计过程

1、 300W LLC设计过程一、 输入：90-264VAC 47-63Hz；输出：38-48V/6.25A Pomax=300W二、 设计目标：整机效率>87%；PF>0.95；输出纹波<1%Vo三、 PFC设计过程：3.1 Pinmax=Po / =300 / 0.87 = 344.8W3.2 Iacmax = Pinmax / Vinmin = 344.8 / 85 = 4.1A3.3 Iacrms = Iacmax = 4.1A3.4 保险丝选择：由Ifuse = 2 * Iacrms = 2 * 4.1. A = 8A ，fuse取10A/250VAC；3.5 初级放电

2、电阻：规定断电后，一秒后AC端放电到37%，T = RC * ln (V1 V0) / (Vt V0) ，式中V1是初始电压，V0是最终可放到的电压，Vt为T时刻的电压，代入公式，可得 1S = R * 0.47Uf * 2 * ln (V1-0) / (V1 37%V1) >> 1S = R * 0.47Uf * 2 * ln1.587>> 1S = R * 0.47Uf * 2 * 0.462>> R = 2000K由Prmax = (264 * 1.414) * (264 * 1.414) / R >> Prmax = 0.069W，选择三

3、个510K/1206的贴片电阻串联3.6 热敏电阻：照明电源浪涌电流采用40倍峰值工作电流值，因此，可得 Ip = 40 * 4.01A = 160A所以 R = 220V / 160A = 1.375R ，此阻值适用在交流输入端；3.7 整流桥：Iacrms = Iacmax = 4.1A；带PF的整流桥的平均整流电流Id = 4.25 * 0.65 = 2.76A； Ibridge = 2 * Iacrms = 9.5A；Vbr = 1.25 * VDC = 1.25 * 373 = 466V，因此，整流桥选15A 800V；3.8 工模电感线径：由R = 4.25 / 5 / 3.14

4、的开方 得R = 0.52MM，实际选用线径0.8MM的3.9 PFC控制IC选取ST的L6563，其工作模式为TM模式，即导通时间固定，死区时间变化；电感峰值电流Ilpk = Iacrms * 1.414 * 2 = 4.1 * 1.414 * 2 = 11.6A采样电阻Rcs=0.088R，采样电阻损耗功率Pcs=*0.0833=3.10 PFC 电感： Dminmax = (400V 85 * 1.414) / 400 = 0.7；设dB=0.25， 由45T= 得到Ton=15.1us 得到T=21.56US，F=45KHz,，电感量L =( Vinmin * Tonmax ) / I

5、p = (120 * 15.1 ) / 11.6 = 156Uh 当输入264VAC时，L = ( Vinmin * Tonmax ) / Ip = (373 * 1.8 ) / 12.0 = 55.95 uH3.11 磁芯AP = = ÷ 10000 = 2.005 CM43.10A 验证L： L = = = = 0.0000163H = 160uH3.11A 验证频率Fmin = = = 0.069*1000000 * 0.72 = 49.7KHz Fmin = = = 66.4KHz3.12 输入滤波电容计算：输入电容下限值，由输入电容的最大纹波电压确定，一般dv = 5%Vd

6、c。有以下公式：Cinmin = = =5.3UF Cinmax = 273 = 273 = 14.4uF3.13 储能电容计算：储能电容使用2*100uF/450V，设掉电维持时间为20MS，则工作的最低电压为：P*T = *C*U>> 344.8*20*10 = *C*(U-dU)>>344.8*20*10 = *200*10*(410-dU)>>(410-dU) = 68960>>dU = 410 - 68960>> dU = 314.8V四、 LLC环路设计过程：4.1 LLC环路条件：设最低工作频率Fmin = ？，Fr =

7、 120KHz，Vinmin=314.8V，Vinnom=410V，Vinmax=430V，则磁芯的AP值为： AP = (CM) (1) Kw窗口占空系数，与导线粗细、绕制工艺及漏感和分布电容的要求等有关。一般低压电源变压器取Kw=0.20.4(2) Kj电流密度系数，与铁心形式、温升要求等有关。对于常用的E型磁心，当温升要求为25时，Kj=366；要求50时，Kj=534。环型磁心，当温升要求为25时，Kj=250;要求50时，Kj=365。(3) Pt = （344.8+300）*1.414 = 1005.3W AP = (CM) =1.99(CM) =2.23(CM) 验证1：AP =

8、(CM)=2.5 验证2：Pin =3*f*AP >>344.8 = 3*60*AP >>AP = 1.91(CM)4.2 理论变比：n = = = 4.184.3 最低、最高输入电压的增益： Gmin = 2n* = 0.953；Gmax = 2n* = 1.30 4.4计算等效为48V输出的负载电阻和反射电阻: RL= = = 7.68；RAC = n*RL = 4.18*4.18*7.68 =108.8 4.5设K=5； 4.6计算Q,fmin,fmax,Ls,Lp,Cr： Q = *=* = 0.146*2.73 = 0.398 Fmin = =68.8KHz

9、Fmax = = = =138.4KHz 4.7 Cr = = = 30.6nF；当Q =0.37时，Cr=34.1 Ls = = = 53.4uH； Lp=K*Ls = 5*53.4 =267.1uH 4.8 核算Im>Ip: Im = = = 2.4A Immax=3.46A Ip = (2Coss+Cstray)* = (500*10)* = 1.075A >>>> Im>Ip: 4.9 初级电流有效值： Ims= 0.186*10.67=1.98A 4.10 MOSFET电压,电流最大值,电流有效值： VMos =VinMax = 420V IMax

10、 _ Mos = IOCP =3.46A Irms Mos = = 1.4A PConduct _loss=Irms_Mos*Rds= ?Rds 4.11 谐振电容电流有效值、最大电压 Icr_rms = Irms =1.4A Vcr_max = = =215+205=420V 因为输出48V，F=90KHz，这时候Vcr最高。 Vcr_314.8 = =157.4+337=494V 4.12 次级整流管电压,电流,损耗(48V输出）: VD _ Max = 2*VO = 2*48 = 96 Id_AVG = = =3.125A Idpk = =6.79A （公式自设置，不一定对） 5.1 变

11、压器实际变比： Nreal=n*= 4.18*=4.18*1.09=4.57；N48 = 4.11 由于输出在38-48V内，都要在零电压导通状态下工作，因此，输出38V时候，电源频率为120KHz，则在输出48V时，电源频率为在68.8-120KHz之间，假如实际变比为0.95*Nreal =4.34，则此时相当于增益变小， 设测试N2=0.9n则，G48 = 2n* = 1.08 F48 = =93.1KHz 6.1 变压器初级匝数： Np=*1000=*1000= 22T6.2 输出滤波电容设计：设输出电压的采样频率为10T，纹波电压为dV=2%Vo； T=*10=110US；RC=34

12、*10 ，得： R= >> R=0.1536 Cout=10*=2213Uf 另一个公式：Iopk=9.8A；Iorms=4.42A；Icrms=8.7A Resr=0.055R ,Cout=*2=1214uF;6.3 输出差模电感计算：设输出电容为470UF；有：L=2.4uH6.4 最小工作频率设置：RFmin=10.3K，取10K，则Fmin=70.9K 最大工作频率设置，设Fmax=180K，RFmax=6.36K，取6.2K；则RFmax=182KHz最大开机频率设置：Rss=2.5K Css=1.2UF ，如果启动电容Css太大导致其放电速度不足够快，或者变压器磁饱和，或者次级整流器短路。6.5 过载环路计算：6.5.1 适用电容分流的无损电流检测方法：6.5.2 RB = >> RB =109.6R6.5.3 因为RB>>RA，所以设RA=10K，6.5.4 CB=1.3UF ? 实际应用约0.1uF验证谐振环路： 1、 电压增益：Min=0.106；Mnom=0.117；Mmax=0.1522、 最大频率比：Xmax=1.53、 谐振腔电压增益：a=4.274、 K值：K=8.16*0.55=4.55、 Qm