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5V 200A電源設計方案討論?

這邊接到一個需求設計5V 200A電源,初步分析設計方案如下,請大佬們看看可行性?

1、輸入:AC 220V ±10% 50Hz

2、輸出:DC 5V ±5% 200A

3、暫無其他需求。

初步方案:

前級:Boost PFC,控制芯片UCC28180,輸出390V,TI有參考設計,難度較小暫不討論。

后級:后級困難的點在于輸出電流比較大不太好處理,擬采用全橋LLC+輸出同步整流。

變壓器采用兩個ER4215,原邊串聯,副邊并聯,實際匝比為39:1(副邊只有1匝,如果采用78:2 窗口繞不下),諧振頻率取120kHz,諧振電容22nF,諧振電感外置80uH,Lm為180uH。

輸出部分采用全波整流,電流有效值約為110A,采用單顆MOS加同步整流控制芯片,變壓器副邊用0.25銅帶兩根并繞。

開環仿真驗證(未加入同步整流):

仿真電路圖,暫沒有考慮同步整流,實際采用隔離驅動方案。

仿真結果如上圖,滿負載時工作在小于諧振頻率下。

目前LLC控制方式在考慮用數字控制還是專用芯片(無需驅動),請大佬們給給意見?為了降低難度同步整流暫不考慮數字控制;變壓器匝比39:1是否可行?

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_zhoulian
LV.2
2
2024-07-29 17:46

同步整流是副邊繞組各一顆MOS,一共4顆,能否滿足200A電流?

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2024-07-31 08:38

沒做過你那么大電流的。低壓大電流 其實還是考慮電解哈。 不用全橋都可以搞得定的. 半橋LLC。輸出電解你足一點吧。 同步整流估計得3個插件吧。  像PC電源 5V底部 都是貼8-12個不同的MOS

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_zhoulian
LV.2
4
2024-07-31 15:50
@別開腔,自己人
沒做過你那么大電流的。低壓大電流其實還是考慮電解哈。不用全橋都可以搞得定的.半橋LLC。輸出電解你足一點吧。同步整流估計得3個插件吧。 像PC電源5V底部都是貼8-12個不同的MOS

嗯嗯。理論半橋匝數比要小一倍,對于低壓輸出有利,但是計算下來半橋的勵磁電流大了一倍,原邊線徑也需要更大的,可能導致效率降低,要根據需求定量分析(歡迎大佬們秀一波理論)。輸出整流四路并聯,輔助12V供電驅動(5V電壓較低),否則MOS的損耗太大,型號也不好選,每路一顆可能還是比較困難,不行考慮用2顆,太多也放不下。

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fengyun
LV.2
5
2024-08-09 15:20

這么大的電流,用LLC來實現?為啥不考慮用移相全橋加倍流整流來實現?

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zhenxiang
LV.10
6
2024-08-11 17:31

我覺得這種大電流輸出使用LLC不合適,滿載時候是電流斷續模式峰值電流太大了MOS不好選。不如移相全橋之類輸出帶電感的方式。

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_zhoulian
LV.2
7
2024-08-13 10:03
@fengyun
這么大的電流,用LLC來實現?為啥不考慮用移相全橋加倍流整流來實現?

移相全橋不熟悉所以沒有選,倍流整流也有考慮,但輸出需要多個電感續流,擔心線徑與體積上會比較麻煩。

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_zhoulian
LV.2
8
2024-08-13 10:18
@zhenxiang
我覺得這種大電流輸出使用LLC不合適,滿載時候是電流斷續模式峰值電流太大了MOS不好選。不如移相全橋之類輸出帶電感的方式。

個人認為高壓輸入,低壓輸出時,LLC如果參數設計合理可以實現原邊的ZVS以及副邊的ZCS,對于大電流是有利的,但峰值電流會比較大,需要電容組來處理紋波。移相全橋這一點就相對好處理一些。我想請教一下,采用移相全橋整體優勢是什么,考慮器件數量,效率等因素

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lhy081629
LV.3
9
2024-08-15 19:48
@_zhoulian
同步整流是副邊繞組各一顆MOS,一共4顆,能否滿足200A電流?

K值取得有點小,增益曲線會很陡峭,環路不好調。4顆MOS加散熱扛的住,可以計算200/4=50A,單顆mos目前內阻最小0.6mR。50*50*0.6/1000=1.5W

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2024-09-30 11:25

請問樓主這是什么軟件仿真的?

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_zhoulian
LV.2
11
2024-10-12 09:24
@破落紳士
請問樓主這是什么軟件仿真的?

用psim和simetrix都有仿真

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