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12V100A開關電源開始研制 最終公布全部數據

好吧 快1年沒出像樣的作品了 這次準備來一個12V100A的開關電源

電源采用非常傳統的結構：反激輔助電源 SG3525控制器 變壓器驅動的全橋逆變電路

在次級的整流上 選擇了一個不太常見的倍流整流 如下面

 

 這樣變壓器次級就無需抽頭 減小了變壓器的制作難度 同時兩個輸出電感各分擔1半電流 也就是說每個電感只需要過51A的有效電流 這大大分散了發熱 還能降低繞制難度

整流二極管準備用3對MBR3060進行強制散熱（用CPU散熱器）

兩個電感的選擇是重點 后面會陸續上完整的分析與計算過程

下面先上部分原理圖和PCB圖

以PDF中的電路為準 下面的圖是最初設計的 經過了一些修改

 

 3525的頻率在45-50KHz左右 驅動變壓器采用IR4427專用推動芯片進行推動 保證良好的波形

 在驅動變壓器次級部分 采用三級管等元件對mos進行主動關斷 這樣不僅降低了下降時間 而且還破壞了震蕩條件 mos的驅動波形完全沒震蕩 基本不受漏感影響（當然還是有上沖電壓 需要2極管鉗位下） 這部分進行過實驗了

沒有柵極電阻 因此開啟非常快 不過如果太快可能有EMI 到時候再加柵極電阻也不遲

軟起動部分的Ss是變壓器上的1個2匝繞組 可控硅在軟起動后短路R205

 目前測試的輔助電源變壓器參數為 PC40材質 EE19 6腳骨架 拔掉兩腳 先繞初級89圈 用0.27mm的線 每繞1層加1層絕緣 繞玩初級包4層絕緣 再用0.27*3繞13圈 加氣息使初級電感在1050-1200uH之間 我的18xx多uH 能用 輸出14.8V0.5A裸奔長時間沒看到問題

 保護部分采用初級串電流互感器(鐵氧體磁環繞130圈 穿初級上) 當檢測到電流超過額定時延遲多少ms進行鎖定保護 關閉3525輸出脈沖 重啟后解除鎖定

 主變壓器參數 EE55磁芯（骨架和磁芯都有點碎 不過應該沒問題） 初級27股0.27線繞53圈 次級用0.2mm厚3公分寬銅皮兩條并繞6圈 3條0.2mm厚1.5公分寬銅皮做引出 計算得在最大占空比0.5 最大輸入DC電壓360V下磁通偏移約190mT（最差條件開環） 在閉環情況下一般磁通密度偏移為130mT 屬于非常安全的范圍 這個還沒開始繞 等手長好了繼續繞

 后來頻率提高到50KHz 磁通偏移大學160mT 初級減少為48圈 次級減少為5圈

 最后發個目前的PCB圖 非常非常亂 不推薦直接采用 大電流部分不準備在PCB上 板子尺寸20*15公分

 現在已經完結 短路保護功能測試也通過了 下面帶了500W魚機開最高頻率和高壓檔+10個50w的鹵素燈的效果

上圖房間的燈是全開的...相機原因...

一堆二極管

 背面 不光鍍錫 還加銅條在下面 不過這個布局勻流有點小問題 把正極在下面就可以搞定 不過懶得搞了 

這些二極管發熱非常非常的快在大電流的時候 用了個CPU散熱器才勉強夠用

全部資料 電路圖和PCB

 至此這個東西算是成功了 年底還會研究第二版的 加上同步整流和APFC 采用NCP1654+TL494方案 請大家期待

全部回復(145)
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ssff
LV.5
2
2013-10-29 13:51
高明，GTD接成了橋是驅動，天然鉗位啊。
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廖遠方
LV.9
3
2013-10-29 16:10
好帖子一定要頂....幫忙多做一塊板子如何？可以給你工錢.早都想動手了.就是找不到資料.
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尤小翠
LV.7
4
2013-10-29 17:49
@廖遠方
好帖子一定要頂....幫忙多做一塊板子如何？可以給你工錢.早都想動手了.就是找不到資料.

成啊 一個板子能幾個錢?免費弄個...

不過得等12月了我做成功了再給你 萬一這個電路不行就變成害人了

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hnzkwz
LV.7
5
2013-10-29 18:08
頂起啊，100Ａ電流，營長應該搞個同步整流給我們開開眼啊～
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廖遠方
LV.9
6
2013-10-29 19:06
@尤小翠
成啊一個板子能幾個錢?免費弄個...不過得等12月了我做成功了再給你萬一這個電路不行就變成害人了
沒有問題.記得哦.先謝謝了
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IGBT2010
LV.8
7
2013-10-29 21:35
@尤小翠
成啊一個板子能幾個錢?免費弄個...不過得等12月了我做成功了再給你萬一這個電路不行就變成害人了
小翠師傅又出牛機了，必須頂！！！
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moxingkai
LV.4
8
2013-10-29 22:00

期待小翠姑娘的杰作

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陳少
LV.6
9
2013-10-29 22:17
頂起啊
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2013-10-29 23:41
@陳少
頂起啊
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zhangjunhai
LV.6
11
2013-10-30 08:19
@尤小翠
成啊一個板子能幾個錢?免費弄個...不過得等12月了我做成功了再給你萬一這個電路不行就變成害人了

你很久沒有出來了，頂

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2013-10-30 08:53
這牛機不上雙面板有點對不起他了.
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2013-10-30 13:36
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2013-10-30 13:43

尤老師  這個的變壓器參數怎么算？有公式嗎？能給一個嗎？

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尤小翠
LV.7
15
2013-10-30 20:01
@漩渦浩子
尤老師 這個的變壓器參數怎么算？有公式嗎？能給一個嗎？

對于全橋

Np=(Vin*D*10^6)/(f*Ae*deltaB)

Np 初級圈數

Vin 全橋輸入電壓

D 占空比%(0-0.5)

f 開關頻率KHz

Ae 磁芯截面積單位mm^2

deltaB 是磁通密度偏移單位mT

 

Ns=Np*Vout/(Vin*2D)

Ns次級圈數 Np初級圈數 Vout 輸出電壓（需要計算整流橋壓降）Vin輸入電壓

 

以上兩個公式是最常用的

為了方便設計 我采用了1個通用數學軟件聯系上兩個公式的關系 省略了很多計算

x軸為初級圈數 兩條線分別代表次級電壓和最大磁通密度（對于一般磁芯不超過200mT）

設計時考慮：

先預計1個開關頻率f 比如45KHz 再選擇磁芯截面積A

在最低輸入電壓時 次級需要輸出大于輸出電壓+整流二極管壓降的電壓（對于全波整流和倍流整流）

 這里設28V（倍流整流 輸出12V）左右 此時調節V=280 占空比0.45 根據經驗調n=4（次級假設4圈）

 然后調節B點位置 發現要輸出28V時磁通密度超了 于是增加次級到6圈 再調節初級圈數到53圈時發現磁通密度符合要求

上面要求全部滿足于是初級圈數53次級6

然后根據電流選擇線徑 這里就不說了

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2013-10-30 20:26
@尤小翠
對于全橋Np=(Vin*D*10^6)/(f*Ae*deltaB)Np初級圈數Vin全橋輸入電壓D占空比%(0-0.5)f開關頻率KHzAe磁芯截面積單位mm^2deltaB是磁通密度偏移單位mT Ns=Np*Vout/(Vin*2D)Ns次級圈數Np初級圈數Vout輸出電壓（需要計算整流橋壓降）Vin輸入電壓 以上兩個公式是最常用的為了方便設計我采用了1個通用數學軟件聯系上兩個公式的關系省略了很多計算[圖片]x軸為初級圈數兩條線分別代表次級電壓和最大磁通密度（對于一般磁芯不超過200mT）設計時考慮：先預計1個開關頻率f比如45KHz再選擇磁芯截面積A在最低輸入電壓時次級需要輸出大于輸出電壓+整流二極管壓降的電壓（對于全波整流和倍流整流）這里設28V（倍流整流輸出12V）左右此時調節V=280占空比0.45根據經驗調n=4（次級假設4圈）然后調節B點位置發現要輸出28V時磁通密度超了于是增加次級到6圈再調節初級圈數到53圈時發現磁通密度符合要求上面要求全部滿足于是初級圈數53次級6然后根據電流選擇線徑這里就不說了

謝謝尤老師啊。GOOD！整流部分的圖沒有傳上來  能否在串一邊呢

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2013-10-30 20:37

頂下，麻煩你第一張圖再發下可以嗎，圖掛了

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尤小翠
LV.7
18
2013-10-30 23:33
@漩渦浩子
謝謝尤老師啊。GOOD！整流部分的圖沒有傳上來 能否在串一邊呢
整流部分還在設計當中 主要是電感的大小
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尤小翠
LV.7
19
2013-10-31 13:10
@qinzutaim
這牛機不上雙面板有點對不起他了.[圖片]
主要是熱轉印做不了雙面板啊啊啊啊
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尤小翠
LV.7
20
2013-10-31 13:10
@hnzkwz
頂起啊，100Ａ電流，營長應該搞個同步整流給我們開開眼啊～

同步整流 這個準備搞 不過這次先普通整流

同步整流需要處理好多問題

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廖遠方
LV.9
21
2013-10-31 14:41
大師畫板技術不錯.等你的作品出現
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陳少
LV.6
22
2013-10-31 23:28
@尤小翠
整流部分還在設計當中主要是電感的大小
不能拿去打樣嗎！！！打雙面板肯定好用
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csbotai
LV.1
23
2013-11-01 20:33

100A 采用同步整流好些

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csbotai
LV.1
24
2013-11-01 20:33

100A 采用同步整流好些

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2013-11-01 21:44

搞個0-60v  0-100a  就有大把的人眼饞啦

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陳少
LV.6
26
2013-11-01 22:02
@成都三科售后
搞個0-60v 0-100a 就有大把的人眼饞啦[圖片]

對頭

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廖遠方
LV.9
27
2013-11-01 22:59
@成都三科售后
搞個0-60v 0-100a 就有大把的人眼饞啦[圖片]
這個想法不錯.要實現應該不容易.
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popii88
LV.3
28
2013-11-02 08:02
@尤小翠
主要是熱轉印做不了雙面板啊啊啊啊
我說可以做雙面的，方法超級簡單，網上也有視頻的。分別打印在2張紙上，當然紙張要比PCB大一些；2張紙打印的部分面對面，燈光下對準，4角用訂書機固定，PCB從中間 插 進去···下面的都懂了（有點邪惡）
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尤小翠
LV.7
29
2013-11-02 21:06
@csbotai
100A采用同步整流好些
技術不到家 不過以后準備研究
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尤小翠
LV.7
30
2013-11-07 10:33

這幾天都在奮戰 現在來匯報一下結果

 這個是最終送到mos管的波形 輔助電路只有1個二極管 1個三極管 1個電阻(不是柵極電阻)

我做的驅動變壓器漏感有14uH那么大 在這里根本看不到任何尖峰 實在出乎意料 

制作PCB 采用熱轉印

之后用記號筆補了補才去腐蝕 下次試試感光制作PCB

打孔之后

4個拆機460 居然是1個批次的 碉堡了！

變壓器初級 多虧EE55骨架是爛的...

初級繞完 直接銅皮折出來 然后包好多絕緣

 繞完初級后(0.41*7繞45圈) EE55的填充率接近了100%！

組裝好了裝B

直接開環上市電不串燈泡 沒炸

 然后隨便找倆電感（不一樣的鐵粉芯）和1個MBR3060 25V1000uF 閉環上電沒炸

然后測試50W負載 沒任何問題...

 這個是電感 兩個在一起 6*27*0.27繞的 115公分長的 繞完1個22uH 1個24uH

 我還專門測試兩個不一樣的電感 16uH和100uH一起上 50W負載沒有任何問題 奇怪 難道就是輸出的波紋比較奇怪

怪物們的合影...

 

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廖遠方
LV.9
31
2013-11-07 10:59
@尤小翠
這幾天都在奮戰現在來匯報一下結果這個是最終送到mos管的波形輔助電路只有1個二極管1個三極管1個電阻(不是柵極電阻)我做的驅動變壓器漏感有14uH那么大在這里根本看不到任何尖峰實在出乎意料 [圖片]制作PCB采用熱轉印[圖片]之后用記號筆補了補才去腐蝕下次試試感光制作PCB打孔之后[圖片]4個拆機460居然是1個批次的碉堡了！[圖片]變壓器初級多虧EE55骨架是爛的...[圖片]初級繞完直接銅皮折出來然后包好多絕緣[圖片] 繞完初級后(0.41*7繞45圈)EE55的填充率接近了100%！[圖片]組裝好了裝B[圖片]直接開環上市電不串燈泡沒炸然后隨便找倆電感（不一樣的鐵粉芯）和1個MBR306025V1000uF閉環上電沒炸然后測試50W負載沒任何問題...這個是電感兩個在一起6*27*0.27繞的115公分長的繞完1個22uH1個24uH我還專門測試兩個不一樣的電感16uH和100uH一起上50W負載沒有任何問題奇怪難道就是輸出的波紋比較奇怪[圖片]怪物們的合影...[圖片] 
好復雜哦
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