5W非隔離LED驅動電源的設計

 

1、電源方案介紹

本方案采用BP2812控制的DCM Buck電路，

1.2 電感的設計

　 根據輸入輸出要求，計算電感量。 本方案中，輸入220Vac，輸出70V，0.07A,輸入的電壓范圍可以計算如下：

 

Vin min=√2 200V=1.414*220V=282V

Vin max=√2 240V=1.414*220V=339V

根據上面計算的最小最大輸入電壓，可以計算最小、最大占空比：

 

Dmin=Vo/Vin max=70/339=0.2065

Dmax= Vo/Vmin=0.248

Ipk=400/RCS=0.14A

Iled=Ipk/2=0.07A 

Irms=Ipk/√3=0.14/1.732=0.081A

 

 

因為DCM的變換器，輸入電壓越高，工作頻率越高,綜合考慮，體積以及效率，設定最大工作頻率為 60 KHZ

Fmax=80*103HZ,則電感量：L=Vo*(Vin max-Vo)/Vin max*Ipk*Fmax=70*(339-70)/ 339*0.14*60*103

=6.6*10^-3(H)

所以電感量大約為6.6 mH.

 

Datasheet上的算法為：L=Vo*(Vin-Vo)/f*Ipk*Vin=70*(220-70)/50*0.14*220=6.8mH

根據計算得出的電感量，可以驗證最低開關頻率為：

fmin=Vo*( vinmin-vo)/Vinmin*Ipk*Lf=70*(282-70)/282*0.14*6.6=57kHZ=0.057MHZ

根據計算得出的最大占空比以及最低開關頻率，可以得出最大導通時間為：

Tomax=Dmax/fmin=0.248/0.057=4.35us. Datasheet上的算法為:

Ton=( L*Ipk)/( Vin-vo)=6.6*10^3*0.14/150=6.16us所計算值偏小。

Toff=L*I pk/Vo=6.6*10^3*0.14/70=13.2us

T=1/f=1/0.057MHZ=17.55us

Tonmax在BP2812所允許設置的最大導通時間內，所以電感設計沒有問題。

選擇磁芯：

AP=Aw*Ac= Pt*102/2*F*Bmx*J*Ku*Ki

Pt=Po/η+Po=5/0.8+5=11.25W

A p=22.5*102/2*100*10^3*0.25*6*0.4*1=0.01875

AP=11.25*10^2/2*60*10^3*0.25*6*0.4*1=0.015625

假定Bmax=0.25，填充系數：ku=0.4 電流密度為：j=6A/mm^2,Ki=1

根據AP值，選擇EE10作為電感磁芯：EE10AP=0.028677接近0.01875

EE10的Ae面積如下，可以計算電感所需要的匝數：AE= 12.1mm2

n=L.Ipk/Bmax.Ae=6.6*103(uH)*0.14/0.2*12.1=382匝

n=(714.3(uH)*0.5)/0.25*21.2=67.386　此處Bmax為0.2,一般取0.2-0.3。

電感需要大約382匝

不管是電感還是變壓器，你要求知道的不僅僅是Bmax，還有detaB。Bmax在電感或者變壓器峰值電流處計算得到，對于PC40材質鐵氧體，Bmax不能超過0.39,。detaB由紋波電流決定，對應的取值一般在0.2--0.3T之間，具體根據磁芯損耗的溫升而定

線徑選擇：

D=1.13(I/J)^1/2電流密度J一般選取3.5---4.5A/mm^2)　　

D=1.13*(0.07/4) ^1/2=0.149mm,選擇0.14或者0.15mm的線。

Lg=(0.4*3.14*382*382*0.121*10^-8)/6.6*10^-3=0.0336cm=0.36mm

條件：骨架、磁芯、氣隙、線徑一致，測得100匝電感量為1.2mH； 提問：目標電感量2.1mH，需要多少匝（目標匝數）？

 

首先要算一下電感系數AL。(根據現繞好的電感改)

L＝AL*N*N

 

4.8*10^-3=AL*350*350

得AL=3.92*10^-8

 

如果要得到6.6mH電感，

6.6*10^-3=Al*N2

 

可得N=416匝,公式計算382匝偏小。BP2812_DS_Rev.1.0.pdf

此設計為新手學習用，大神們多多指教。謝謝！