单级PFC高频变压器LED照明电源设计要点

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单级PFC高频变压器LED照明电源设计要点

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:176~265Vac50/60Hz
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.

绕法:
单级PFC高频变压器绕法

总结: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没有1.414倍。

作者:|2017-05-09T09:36:24+00:002017.05.09|知识中心|0 评论

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