300W-LLC设计过程

..300WLLC设计过程一、输入：90-264VAC47-63Hz；输出：38-48V/6.25APomax=300W二、设计目标：整机效率η87%；PF0.95；输出纹波1%Vo三、PFC设计过程：3.1Pinmax=Po/η=300/0.87=344.8W3.2Iacmax=Pinmax/Vinmin=344.8/85=4.1A3.3Iacrms=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*ln1.5871S=R*0.47Uf*2*0.462R=2000K由Prmax=(264*1.414)*(264*1.414)/RPrmax=0.069W，选择三个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15A800V；3.8工模电感线径：由R=4.25/5/3.14的开方得R=0.52MM，实际选用线径0.8MM的3.9PFC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=121=0.088R，采样电阻损耗功率Pcs=*0.0833=3.10PFC电感：Dminmax=(400V–85*1.414)/400=0.7；设dB=0.25，由45T=161*25.0*120T得到Ton=15.1us得到T=21.56US，F=45KHz,，电感量L=(Vinmin*Tonmax)/Ip=(120*15.1)/11.6=156Uh当输入264VAC时，L=(Vinmin*Tonmax)/Ip=(373*1.8)/12.0=55.95uH3.11磁芯AP=wonLowmonLiiweBjkTPjkBTIUAAAP22maxmin=35.0*5*2.04.14*8.344*2÷10000=2.005CM43.10A验证L：L=VoutPinfVdcVoutVac***2)(*2=400*8.344*1000*45*2)120400(*852=400*8.344*1000*45*22023000=0.0000163H=160uH3.11A验证频率Fmin=)1(***42VoutVdcPinLVdc=)4105.1141(*8.344*137*45.1142uH=0.069*1000000*0.72=49.7KHzFmin=)1(***42VoutVdcPinLVdc=)4103731(*8.344*137*43732uH=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%Vdc。有以下公式：Cinmin=min%5*min)(*min***232VdcVdcVoutVdcVoutPinL=5.114*%5*)5.114410(*5.114410*8.344*137*232=5.3UFCinmax=**22VinPin273=*114345*22273=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=21*C*U2..344.8*20*103=21*C*(U2-dU2)344.8*20*103=21*200*106*(4102-dU2)(4102-dU2)=68960dU2=4102-68960dU=314.8V四、LLC环路设计过程：4.1LLC环路条件：设最低工作频率Fmin=？？？？，Fr=120KHz，Vinmin=314.8V，Vinnom=410V，Vinmax=430V，则磁芯的AP值为：AP=16.14)Kj*Kw*F*Bm*410*Pt((CM4)(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=0.2～0.4(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=1005.3WAP=16.14)366*0.3*1000*60*0.2*410*1005.3((CM4)=1.9916.1(CM4)=2.23(CM4)验证1：AP=16.14)Kj*Kw*F*Bm*2.2210*Pt((CM4)=16.14)366*0.3*60000*0.2*2.2210*644.8(=16.1)204.2(=2.5验证2：Pin=3*f*AP344.8=3*60*APAP=1.91(CM4)4.2理论变比：n=VdVoVinnom5.0*=1485.0*410=4.184.3最低、最高输入电压的增益：..Gmin=2n*maxVinVdVo=0.953；Gmax=2n*minVinVdVo=1.304.4计算等效为48V输出的负载电阻和反射电阻:RL=PoVo2)(=300482=7.68Ω；RAC=n2*23.148*RL=4.18*4.18*23.148*7.68=108.8Ω4.5设K=5；4.6计算Q,fmin,fmax,Ls,Lp,Cr：Q=max*95.0GK*1maxmax22GGK=3.1*595.0*13.13.1522=0.146*2.73=0.398Fmin=)max11(*12GKFr=)69.111(*51120KHz=743.1120=68.8KHzFmax=)min11(*1GKFr=)953.011(*51120KHz=867.0120=138.4KHz4.7Cr=QRACFr***14.3*21=398.0*8.108*120000*14.3*21=30.6nF；当Q=0.37时，Cr=34.1Ls=FrRACQ*14.3*2*=120000*14.3*28.108*37.0=53.4uH；Lp=K*Ls=5*53.4=267.1uH4.8核算ImIp:Im=)(max**4maxLPLrFVin=)1.2674.53(*4.138*4430=2.4AImmax=)(min**4minLPLrFVin=)1.2674.53(*9.70*48.314=3.46AIp=(2Coss+Cstray)*TdVin=(500*1012)*910*200430=1.075AImIp:4.9初级电流有效值：Ims=22242*8FrLpRLnnRLVo=2222414.3*8120000*000267.068.7*18.4*2*68.7*18.4*848=0.186*10.67=1.98A4.10MOSFET电压,电流最大值,电流有效值：..4.10.1VMos=VinMax=420V4.10.2IMax_Mos=IOCP=3.46A4.10.3IrmsMos=2Irms=1.4A4.10.4PConduct_loss=Irms_Mos2*Rds=???Rds4.11谐振电容电流有效值、最大电压Icr_rms=Irms=1.4AVcr_max=CrFrIrmsVin**14.3*21max*_*22max=000000033.0*90000*14.3*24.2*4.1*22430=215+205=420V因为输出48V，F=90KHz，这时候Vcr最高。Vcr_314.8=CrFrIcr**14.3*21max*_*228.314=157.4+337=494V4.12次级整流管电压,电流,损耗(48V输出）:4.11.1VD_Max=2*VO=2*48=964.11.2Id_AVG=2Io=225.6=3.125AIdpk=2*65.0125.3=6.79A（公式自设置，不一定对）5.1变压器实际变比：Nreal=n*LpLpLr=4.18*1.2671.2674.53=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*9.0*VinnomVdVo=1.08..F48=)4811(*12GKFr=)69.111(*51120KHz=29.1120=93.1KHz6.1变压器初级匝数：Np=AedBFVdVoN*min**2)(*48*1000=165*4.0*68*249*11.4*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=9.010*10=110US；RC=34*106，得：R=IoutdVR=0.1536Cout=10*1536.010*346=2213Uf另一个公式：Iopk=2*14.3Io=9.8A；Iorms=2Io=4.42A；Icrms=22IormsIopk=8.7AResr=7.848.0=0.055R,Cout=055.010*346*2=1214uF;6.3输出差模电感计算：设输出电容为470UF；有：L=CoutsrCclc2)Re*(=00047.0)0142.0*002350.0(2=2.4uH6.4最小工作频率设置：RFmin=min**31FCF=kPF8.68*470*31=10.3K，取10K，则Fmin=70.9K最大工作频率设置，设Fmax=180K，RFmax=1minmaxminFFRF=17018010khzkhzK=6.36K，取6.2K；则RFmax=182KHz最大开机频率设置：Rss=1minminFFstartRF=17035010K=2.5KCss=Rss310*3=K5.210*33=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：6.5.2RB=)1(*14.3*8.0CaCrIcrpkxRB=)22.0331(*46.314.3*8.0nFnF=109.6R6.5.3因为RBRA，所以设RA=10K，..6.5.4CB=min*10FRB=70000*11010=1.3UF??????实际应用约0.1uF验证谐振环路：1、电压增益：Min=maxVinVout=45048=0.106；Mnom=VinnomVout=41048=0.117；Mmax=minVinVout=8.31448=0.1522、最大频率比：Xmax=FrFmax=120180=1.53、谐振腔电压增益：a=Mnom*21=117.0*21=4.274、K值：K=)max11(*min**21min**22XMaMa=)5.111(*106.0*27.4*21106.0*27.4*22=8.16