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一款24V10A高頻DCDC電源開發過程分享

這次搞一個DC/DC的電源。24V輸入24V10A輸出的電源。磁性器件用平面變壓器,頻率暫定300KHz。拓撲采用正激。正在搞電路圖,搞完上圖。

芯片選用ISL6843。這個芯片和384X幾乎一樣,就是開關頻率高些。38系列的開關頻率只能達到500KHz,68系列的開關頻率能達到2MH。

38系列框圖

68系列框圖

還是有些區別的,輸出圖騰,38系列用的三極管,68系列用的MOS管。PDF上的驅動能力是一樣的,都是1A。這是原理圖,以后會有改動,這是初始原理圖。

分部解析原理圖:

 啟動電路利用MOS管啟動,比電阻啟動損耗小(應該是)。

欠壓保護電路   當輸入電壓低于設定值時,比較器 LM393 的1腳輸出低電平。三極管Q6導通,拉低主芯片ISL6843的1腳,芯片停止輸出。

MOS管驅動電路    主芯片6腳位QD,驅動信號通過兩組NPN,PNP三極管來驅動MOS管。

芯片供電電路:

芯片通過啟動電路啟動后,芯片的供電由正激電感上的繞組提供。這樣可以提高效率。

過壓保護電路。  當輸出過壓時,光耦工作,通過三極管拉低主芯片ISL3843的1腳,使芯片停止輸出。

反饋電路   TL431提供基準電壓,使用運放進行調整。

PCB搞起,封裝畫完了,

布局基本完成了。散熱有點不好搞啊。

平面磁芯型號 FEE22X12X16

板子畫完了

變壓器計算

初級線圈的電壓為V1,次級線圈的電壓為V2。

輸出電感計算,

板子到了,先欣賞一下吧

板子的貼片焊好了,不喜歡焊板子,我的脖子都僵了。

焊電流取樣環的時候有點疑惑,電流取樣環是正激接法還是反激接法呢?

苦逼的繞變壓器啊,沒有合適的銅箔,只能用剪刀剪銅皮,包黃膠帶做絕緣,用尖嘴成型。

尖嘴成型比較難搞啊,變壓器的出頭用錫和焊盤連起來了,沒辦法動手能力有限啊。不過實驗還是可以搞定的。

先給芯片加電,調整6843  4腳的電阻和電容,來改變頻率。目標是300KHz。結果將近300KHz,還是比較理想的。

反饋測試:

給芯片6845外加12V電壓,輸出加直流電壓,調整直流電壓看6843的6腳波形變化,當電壓升高到某一值時,6843 6腳無輸出波形,此時輸出加的直流電壓即為正常工作時的輸出電壓。可以調整輸出分壓電阻來調整輸出的電壓。

當調整輸出端加的電壓,6843一直有輸出時,說明沒有加上反饋,需要仔細檢查電路。    

調整好輸出電壓后,就可以給電源的輸入加電了,進行下一步調試。

輸入首次正常加電,有輸出,挺高興的。

測試MOS的DS波形時,發現好奇怪啊,這個波形我都沒見過。大家賞析一下。。。

波形的頂部還震蕩了。

今天上電發現我的板子冒煙了,發現輔助繞組整流管不能用4148(一開始手就近用的4148)。后來去庫房拿了個1N60,把4148換下后一切這場。

波形好些了。開關管D-S波形。

小負載測試波形:

驅動波形

DS波形

驅動波形和DS波形合并

上點波形,現在帶載能到5A了。我保存了0.5A 1A 3A 和5A時DS的波形。波形有些變化,關斷尖峰隨著電流增加而變大。

0.5A:MOS管 DS波形

1A:MOS管  DS波形

3A:MOS管DS波形

5A:MOS管DS波形

隨著負載電流增加,波形的峰谷電壓變高了,拋物線的波形也變窄了。MOS管關斷時的尖峰大了,而且震蕩也多了。這部分損耗應該挺大的。

這個是我調試的板子,把MOS管和整流管固定在了散熱器上,這樣 測波形也方便。

上幾個尖峰的圖片。

 0.5A尖峰

 3A尖峰

從示波器上看,0.5A時MOS管的尖峰幾乎可以忽略,但是3A時的尖峰就比較大了,但減分的峰值沒超過波形的峰值。

當負載加重后,大于5A,MOS管的尖峰就比較高了,MOS的尖峰比波形的峰谷還要高。

5A負載

7A負載

我給變壓器做了一塊散熱器。先將銅柱安裝在散熱器上,然后將散熱器壓在平面變壓器上,最后,銅鍋PCB的三個孔將散熱器壓緊。

做好后大概就是這個樣子:

更新完了原理圖和PCB文件。

/upload/community/2019/12/02/1575250949-48919.zip

/upload/community/2019/12/02/1575250692-30820.zip

平面變壓器:平面變壓器與常規變壓器相比,磁芯尺寸大幅度縮小,最大的區別在于鐵芯及線圈繞組。平面變壓器采用小尺寸的E型、RM型或環型鐵氧體磁芯,通常是由高頻功率鐵氧體材料制成,在高頻下有較低的磁芯損耗;繞組采用多層印刷電路板迭繞而成,繞組或銅片迭在平面的高頻鐵芯上構成變壓器的磁回路。這種設計有低的直流銅阻、低的漏感和分布電容,可滿足諧振電路的設計要求。而且由于磁芯良好的磁屏蔽,可抑制射頻干擾。優點:功率密度高,效率高,漏感低,散熱性好,成本低等繞組畫在PCB上,這樣就更好了,起碼一致性高。

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  • 陽光帝國 2020-10-29 09:54
    對我很有幫助
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  • 文 水壽 2020-10-29 09:13
    圖上的那種磁芯和銅箔那能買到到?
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  • Mryan 2020-08-19 08:53
    主回路變壓器開氣息么?初級電感量也不用計算么?
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  • 還是上次那回 2020-08-18 11:17
    文章中原理圖和PCB文件資料可微信聯系 電源網-fqd(dianyuan_fqd)
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