电源为电子产品的工作提供能量,我们日常使用的是交流电,而电子产品的控制系统用的是直流,如何把交流电转换为直流电就显得至关重要了。
首先感谢大家的点赞和关注,请关注我的头条号@电子产品设计方案!各种大家电、小家电、LED产品的设计基本上都离不开开关电源(Switch Mode Power Supply)。
前段时间给大家分享过一款12V/6W开关电源方案,并分享开关电源的设计方法。
大家反应功率太小,希望能有更大功率的方案,下面就给大家分享一款24W/12V的方案。
本方案用到一款国产的高性能开关电源控制芯片DK124,下图是我设计的电路原理图24W/12V开关电源原理图开关电源设计参数如下:输入电压:85~265VAC(本设计为宽电压输入,基本上全球所有国家都适用)输出电压:12V/2A(24W)设计开关电源最重要的是高频变压器设计,本方案高频变压器设计如下:设计变压器前我们需要先确定以下参数:输入电压范围:85~265VAC输出电压电流:DC12V,2A开关频率:F=65KHz(参照芯片的规格书)最大占空比:D=0.5磁芯选择:24W的开关电源,选用EF25的磁芯来设计变压器就可以了。
(多大功率用多大的磁芯大家可以自行网上深入了解一下)原边电压Vs计算:输入电压为AC80~265V,计算最低电压下的最大功率,最低电压为80V。
Vs=80*1.3=100V(要考虑线路压降及整流压降)计算导通时间:Ton=1/F*D = 1/65*0.5=7.7uS;计算原边匝数Np:Np=Vs*Ton/△Bac*AeNp:原边匝数Vs:原边直流电压(最低电压值)Ton:导通时间△Bac:交变工作磁密(mT),设为0.2Ae:磁心有效面积(平方毫米),EF25 磁心为51平方毫米Np=(100 *7.7)/(0.2*51)≈75匝计算副边匝数Ns:Ns:副边匝数Np:原边匝数Vout:输出电压(包含线路压降及整流管压降,12V+1V=13V)Vor:反激电压(设置该电压不高于150V,以免造成芯片过压损坏,本设计中设为100V)Ns=(13*75)/100≈10匝计算原边电感量Lp:Lp=(Vs *Ton)/IpLp:原边电感量Ip:原边峰值电流(芯片设定最大峰值电流1200mA,此参数要小于芯片的峰值电流参数1500mA)Lp=(100*7.7/1200≈0.64(mH)变压器的设计验证:变压器的设计时最大磁感应强度不能大于0.4T,(铁氧体的饱和磁感应强度一般为0.4T 左右),由于单端反激电路工作在B-H 的第一象限,磁心又存在剩磁Br 约为0.1T,所以最大的工作磁通Bmax 最大只有0.4-0.1=0.3TBmax=(Ip*Lp)/(Np*Ae)Bmax=(1200*0.64)/(75*51)=0.2Bmax<0.3 证明设计合理变压器的漏感:变压器不是理想器件,在生产过程中一定会存在漏感,漏感会影响到产品的稳定及安全,所以要尽量减小,漏电感应控制在电感量的5%以内。
根据以下设计,最终得出以下变压器参数(把以下参考给供应就可以供样了):使用磁心:卧式EF25,你也可以用立式的原边匝数Np=75匝,线径0.32mm 原边4脚起1脚落 ,5脚为空脚作固定用副边匝数Ns=10匝,线径0.91mm 副边9脚起7脚落原边电感量Lp=0.64mHEF25磁芯骨架脚位尺寸图注意:漆包线的线径大家可以根据电流的大小选定,脚位要定义为防呆的,防止生产时插反重要元件说明:F1:保险丝250V/2A,必需安装C1:X2安规电容,0.1uF/275VMOV1:471KL1:共模电感,EE13/25mHD1:桥堆,600VCY1:电容,1nF/400VC2:33uF/400VC3:瓷片电容2.2nfT1:高频变压器D2:二极管FR107D3:二极管HER504D4:稳压二极管11V/0.5WU1:开关电源控制芯片DK124U3:光偶PC817PCB设计注意事项:(引用于芯片的规格书)功率器件需要散热,芯片的主要热量来自功率开关管,功率开关管与引脚5678相连接,所以在PCB布线时,应该将引脚5678外接的铜箔的面积加大并作镀锡处理,以增大散热能力。
芯片的5678引脚是芯片的高压部份,最高电压可达600V以上,所以在线路布置上要与低压部份保证1.5mm以上的安全距离,以免电路出现击穿放电现象。
样机测试:本开关电源方案应用于产品的实物图开关电源大家可以关注我的头条号@电子产品设计方案 ,我会定时分享经验和方案哦,谢谢大家的点赞和关注。