5V,1A開關(guān)電源制作

這個(gè)電源有四個(gè)問題：

1.    沒有完整而強(qiáng)有力的反饋，可能出現(xiàn)負(fù)載調(diào)整率過大

2.    輸入濾波電容過大，導(dǎo)致一直燒保險(xiǎn)絲，有一次甚至將整流二極管燒炸了一堆。

3.    沒有EMI濾波環(huán)節(jié)，容易受電網(wǎng)干擾。

4.    開關(guān)管在上升沿時(shí)處于線性狀態(tài)，發(fā)熱量極大。效率上不去！

對(duì)于原理，開關(guān)ATX開關(guān)電源的應(yīng)該都懂。他是靠電容的充電和放電來實(shí)現(xiàn)開關(guān)的，由穩(wěn)壓二極管做輸出測(cè)定。這里不做詳述。

第二版開關(guān)電源是用PI公司的TNY280PN做的。從某種程度上來講，這款芯片已經(jīng)很成熟了。且很好用。但我第一次做，就遇到了麻煩。

下面是圖：

這個(gè)圖我是看TNY280PN的英文手冊(cè)做的。后來調(diào)了一天多，才發(fā)現(xiàn)，對(duì)于一個(gè)開關(guān)電源來說。變壓器則是其核心動(dòng)力部分。而根據(jù)手冊(cè)，我的這款變壓器初級(jí)電感量明顯過大，適合做1K~10K的自激電源。而對(duì)于這個(gè)固定124K頻率的家伙，根本無法用。結(jié)果就是，輸出電壓極低，并且穩(wěn)不住，變壓器極熱。

第三款開關(guān)電源我依然用的自激。因?yàn)槲蚁肟纯词謾C(jī)充電器的結(jié)構(gòu)和原理。于是順道做了一個(gè)5V,500mA的手機(jī)充電器。但發(fā)現(xiàn)，也是沒有強(qiáng)有力的反饋回路，結(jié)果當(dāng)然穩(wěn)不住。圖就不上了。網(wǎng)上一搜一大堆！

第四款開關(guān)電源算是我的最成功的一款。芯片還是TNY280PN，但變壓器卻是我實(shí)際計(jì)算而買的一款。效果真的不錯(cuò)！在1A負(fù)載下，開關(guān)管一點(diǎn)都不熱！

上圖：

下面我說說做這款反激電源的心得吧。一旦你掌握了一款反激式電源的制作方法，電源對(duì)你來說，就如魚得水。很容易了。因?yàn)樽铍y點(diǎn)不是電路的設(shè)計(jì)，而是變壓器的設(shè)計(jì)。變壓器作為開關(guān)電源的動(dòng)力源，無論是哪個(gè)方面有問題，都會(huì)造成你的電源罷工！可能你現(xiàn)在看不出來，但那是早晚的事！

做電源，還有一點(diǎn)是安全措施。因?yàn)閷?duì)于220V的電，足夠讓你死幾回了！所以，在帶電測(cè)量時(shí)，至少需要兩個(gè)人。最好在輸入加過流保護(hù)。就比如我上面的那款，輸入過流是600ma.雖然不能起根本作用，但可以防止因?yàn)槎搪�，造成變壓器炸機(jī)（很危險(xiǎn)）！

我做這款電源是就炸了兩次，一次是整流二極管。眼睜睜看著四個(gè)二極管在冒火。沒轍！第二次是一個(gè)電容過充了。直接炸了。我懷里到處都是碎片。

不過這次我的搭檔前往廣州參加應(yīng)聘，從應(yīng)聘情況來看。電源工程師這個(gè)職業(yè)還是靠的住的！所以，接下來，再打算做一款中功率開關(guān)電源。

再上幾張這次反激電源的實(shí)物照吧。

下面附這次做變壓器的全部計(jì)算過程。

本次的開關(guān)電源采用反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，高頻變壓器相當(dāng)于一個(gè)儲(chǔ)能電感。

1.    計(jì)算一次繞組電感量Lp.

  假如效率η=80%，Krp=0.5. TNY280Y的開關(guān)頻率ｆ＝132K.

注釋：Ｋrp=Ir/Ip.其中，Ip為高頻變壓器在CCM模式下一次側(cè)的峰值電流。Ir為高頻變壓器一次側(cè)的電流變化量。Krp定義為脈動(dòng)系數(shù)！在CCM模式下，Krp<1.在DCM模式下，Krp=1.

本次的開關(guān)電源輸出功率Po=5W.對(duì)于TNY280Y而言，Ilimit=0.8A

則Ip=Ilimit=0.8A.Ir=0.4A.

則根據(jù)公式Lp=(2Po)/( ηIr2f)

得：Lp=(2*5)/(0.8*0.16*132K)=6.35*10-4  

當(dāng)在臨界狀態(tài)下，Krp=1.此時(shí)Ir=0.8A.

則此時(shí)Lp=1.479*10-4

也就是說變壓器一次側(cè)的電感量可在148uH~635uh之間選擇。

這里選取400Uh.

2.    選擇磁心。

磁芯的選擇用AP法。

根據(jù)公式：AP=Ae*Aw=(99Po)/((Bm-Br)*f)(單端正激變壓器)

注釋：Bm-Br為磁感應(yīng)強(qiáng)度變化量。

則：AP=99*5/(0.15*132K)=0.025cm4

根據(jù)第二套公式：

根據(jù)常用磁心尺寸對(duì)照表，可選用EI22或者EE22.

3.    計(jì)算一次側(cè)匝數(shù)Np.

本例選取最小輸入電壓102V。Dmax=0.52.Ae=0.336.

  則Np=  104  

則Np=44.

一次側(cè)電流有效值可根據(jù)公式

此時(shí)Krp=0.8.Ip=0.8A.Dmax=0.52

則可得Irms=0.37A.

則二次側(cè)電流峰值Isp=Ip(Np/Ns)

同理可得二次側(cè)電流的有效值為：

得Isrms=0.4452*Isp

4.    計(jì)算二次繞組匝數(shù)Ns.

二次側(cè)繞組匝數(shù)Ns可根據(jù)公式；

已知輸出電壓Uo=5V. Uor=130V. Uf1=0.8V

注釋：Uor為二次反射電壓。Uf1為整流二極管的壓降。如果是肖特基通常取0.4V。如果是快恢復(fù)，通常取0.8V.

則根據(jù)上式可得：Ns=1.96.考慮漆包線銅損，這里取3匝。

二次繞組電流峰值為：

二次側(cè)電流有效值Isrms=5.52*0.445=2.45A         

根據(jù)參數(shù)表，選用0.78mm的漆包線。

5.計(jì)算氣隙長(zhǎng)度

根據(jù)公式σ={（0.4*3.14Np2Ae）/(Lp)}*0.01

得σ=0.0065cm,即0.065mm.

氣隙過小，可以忽略。

6.    檢驗(yàn)最大磁通密度：

根據(jù)公式：Bm={(Ip*Lp)/(Np*Ae)}*0.01.  Ip=0.8A

Bm=0.21<0.3T. 磁通密度符合。

至此變壓器的所有參數(shù)計(jì)算完畢！

附表：