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【我是工程师第三季】电流模式的LLC半桥电源制作(效率突破94.9%)

2021-06-28 08:08:33      点击:
上一篇:AVR单片机硬件电路设计方法详解 —电路图天天读(107)

时间过得真快呀,转眼之间一年就过了,仿佛【我是工程师第二季】刚刚结束没有多久,紧接着

【我是工程师第三季】又迎面扑来。当然了,首先要祝贺我们的主办方“电源网”在新的一年里越来越

火,越办越好;同时还要感谢电源网工作人员的大力支持,您们辛苦了。

做这个电源主要由两个目的;一是学习新控制思想的LLC;二是为我的直流电源做一个AC-DC的

电源替换工频变压器。

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其设计规格如下:

输入:90~264Vac(50~60Hz)

输出:30Vdc@10A(恒压)

目标效率:92%

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个人认为,要制作一款电源,首先的有个外壳,这样PCB的尺寸以及器件的高度就基本定了

(当然外壳定制的除外了);所以,趁着还是预热期,赶紧在某宝上买了两款不同的外壳回来

(还不确定用其中哪一款了),准备用来制作该电源。

QQ截图20170304233625

前几天已经拿到外壳了,一直忙着没有时间来更新;虽然不到10块钱的外壳,但是

很扎实;话不多说,先来看图:

1

如上图所示,左边的规格是200*99*50MM;右边的规格是215*11*50MM;都是采用2.0MM厚的铝材做的。

2

经过对比,决定采用小的这款来设计该电源,大的留着做其他的;加上风扇,做360W

应该散热不是问题的。

A (1)

A (2)

一楼就新修建到这,后续有什么资料,再发表在此;后续楼层再慢慢谈论。

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相关技术资料:

TEA19161T.pdf

TEA19162T .pdf

TEA1995T .pdf

AP4310.pdf

SD686X中文资料.pdf

先占位 是最新的电流型芯片拿到样品了么? 不是最新的,15,16年的芯片了吧

QQ截图20170309211353

PCB的版形已经定下来了,螺丝定位孔也确定了;接下来的事情就是画原理图了。

EMI+PFC

今晚把EMI和PFC部分的原理图画好了;其PFC部分的主控采用恩智浦的TEA19162T,遗憾的是其模式是DCM;加了图腾,用来推两个MOS管。

此图是否有错,QG1和QG2组成图腾柱驱动的话,是发射极输出,即两个管子的发射极接在一起,集电极分别接电源。 不好意思,图腾那画错了;已更正,谢谢指正。

LLC

这是LLC+SR部分,其主控采用恩智浦的TEA19161T和TEA1995;TEA19161T和TEA19162T以及TEA1995搭配是一套方案;该IC是电流型的LLC,其控制思想不是调频,而是调整谐振电容上的电压,从而进行功率控制;

反馈

这是恒流、恒压电路;采用的依旧是AP4310,做了双环控制。

辅助电源

辅助电源;依旧采用原来的SD6863的方案;基本无变化,主要变化是删除了Bulk电容,直接从PFC电容上供电。

风扇

风扇控制电路,采用PNP管和NTC构成。

PCB

PCB的布局已经进行个大概了;接下来的时间就是画线了,也是最要耐心的时候了。

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经过两个多小时的奋斗,EMI和PFC的主功率回路基本搞定了;明天继续。

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今天周末,又画了一下;输入主功率部分基本搞定了;还剩下控制部分以及辅助电源和输出部分了。

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经过一个周末的挣扎,PCB板子基本完成了;还有一些细节需要优化一下,就可以打样了。

支持下,那时鲁1716 12v 20a,待机没搞定,看这个19161怎么样 感谢您的支持;现在加了辅助电源,待机功耗估计会高一点。

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第一版的PCB就这样了,准备发出打样。

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上图是顶层走线;下图是顶层丝印。

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上图是底层走线,下图是底层丝印。

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你外壳风扇部分呢

怎么处理啊

QQ截图20170323184930

你好,风扇控制部分在这;通过热敏电阻来检测散热片,实现温控风扇。

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今天拿到第一版的PCB了;拿到后就放到外壳里面看来下,发现有两定位孔弄偏了,但是不影响其他,下一版在

更正;其他的问题暂时还没有发现,有空就焊接板子了。

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开始焊接板子了;由于贴片的电容电阻需要在元件盒里面一一寻找,所以焊接起来会比较慢,更多的时间是花在找

元件上面;昨晚七点焊接到九点,基本搞定了,剩下没有元件的地方并没有焊接,今晚补了一下,贴片的就全部搞定

了;下面是洗板后的效果,明晚就开始插件了。

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又奋斗了一个晚上,终于把插件的大部分搞定了,还剩变压器,估计要周末才有时间做了。

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昨天绕了个变压器,今天上电试机了;发现了不少的问题;辅助电源给原边供电的电压太低;副边给AP4310供电太慢;

所以导致无法开机;再调试中,直接用DC19V给原边供电,PFC工作正常;将AP4310换成TL431反馈,输出正常;接回

AP4310后,开机一瞬间有输出,然后就保护了;经过测试,发现是辅助电源给AP4310供电晚于开机输出电压;导致LLC

开环工作而保护了。

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最近也在不断的调试该机,但是发现,不论怎么调;19161的快速启动,始终没有办法解决和辅助电源配合;所以决定去掉辅助电源,采用主变辅助绕组供电的方法来解决,这样就不会存在时间差的问题了。

QQ截图20170427194011

这次的改版,主要修改了次级部分,取消了恒流功能,直接用TL431稳压;取消了

次级辅助电源供电,直接Vout供电;更换了风扇控制电路,相比于原来的电路,这次

的稍微复杂点,重点是可以从设定温度开始工作;初级也采用主变辅助绕组供电,

不采用辅助电源供电,主要解决开机上电时序问题。

QQ截图20170427202325

PCB布局方面,基本没有变,这是初级的地有点变化,以及初级的输出有

所改变。

QQ截图20170427202608

QQ截图20170427202629

留个记号,学习学习

感谢你的关注。 不错,请抽空多跟新 感谢您的回复,有时间会更新的。

2

直接更新第三版吧,第二版有一些不足,所以就没有打板子了,直接NG了;

第三版,变化有点大,去掉了辅助电源和风扇电路,直接由主变出Vcc;同时

将原来的ETD34主变,更换为PQ3535,谐振电感使用RM10;谐振电感外置,

主要是为了好控制漏感,这样调试起来比较容易。

1

这是原理图,相比原来,删除了比较多的电路,看起来简单多了。

3

PCB顶层走线以及丝印。

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底层走线以及丝印。

1-4

楼主调好了吗,想要你的PCB文件,看能不能给我发份PCB文件,我需要的时候直接去打板。我的邮箱:869289465@qq.com 还没有调试好,今天刚刚发去打样。 占个位置学习学习

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第三版PCB回来了,准备开始焊接;发现PCB质量没有前面版的好了,怀疑

是PCB厂家偷工减料。

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经过2个多小时的奋斗,终于把贴片搞定了;清洗了一下板子,看着感觉

舒服多了。

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经过一个多小时,插件的也基本上搞定了;其中共模电感用的是拆机的,

PFC电感用的是第一版的;变压器只是放了骨架和磁芯,还没有绕,周末有

时间在绕。其他的基本搞定。

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两个电解放在散热器中间,温升不太好,影响寿命 感谢您的关注。 哎呀呀,小王子出手了~~~~ 哇~璐璐大驾光临啊 板子很漂亮,内容也很丰富! 感谢您的关注。

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周末有时间,就绕了一个变压器;上电测试了,上图是谐振电容上的波形;刚开始

不是这样的,是乱的,后来调了一下漏感,如下图PCB上的谐振电感;波形是带载120W

左右的波形;仔细看感觉还是有点畸变,还需继续优化。

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这是空载和带载4.5A的电子负载端的压差对比;由于保护电路没有计算好,

加到5A就保护了,所以目前就先测试了4.5A的;PCB板端应该不会有这么大的

压差,比较有线损和接触损。

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这是带载4.5A左右 AC SOURCE 的照片;主要是想看看PFC的PF值;由于

没有找到电流探棒,所以只能先看看PF值了,等下周再测试波形。

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趁着放端午假,又开始折腾电源了;这三张图是输出300W左右的谐振波形,

其中黄色是谐振电容的电压波形,蓝色是电流波形,紫红色是半桥开关波形。

上图是谐振电感为125UH;下面的图是85UH左右。

tek00003

谐振电感采用RM10,0.1*80股绕制13T。变压器是PQ3535,初级采用

0.9的三层绝缘线绕制35Ts;次级采用0.1*80的3条并绕5Ts。

tek00004

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调试现场照片。谐振电感弄到上面来了,主要是为了方便拆解,调整漏感。

其中谐振电容采用473。

230v待机

这是230V下的待机功耗,工作在间歇模式,待机功耗有点跳动。

NTC (1)

再来看看效率;这是输入端有NTC的情况:304.67/23.6=94.15%

NTC (2)

NO NTC (2)

这是将NTC短路的情况:305.01/321.3=94.93%

NO NTC (1)

以上效率都是230V满载的效率,至于平均效率应该会差一点;当然230v的

情况再优化下,有望突破95%。

单独测试了下PFC,带载到350W左右就不行了,电感(PQ3220)

就饱和了;所以又使用PQ3230重新做了一个电感,有时间上机测试,

并更新测试波形和结果。

上周末,又折腾了一下该机;目前可以正常带载400W,波形也是比较好的;下一个目标是450W; 一直默默关注着,期待大神更新哦。 感谢您的关注;目前再更换PQ3230变压器进行调试;有时间了拍点照片和波形来分享下。 可不可以说下您这套线路的 PFC电感的电感量,圈数,以及这个电感的辅助绕组的圈数,包括您变压器的参数 我也买了几片TEA19161和TEA19162有时间就可以画板子,后面和您在交流一下 谢谢

这个板子,目前还没有调试完了;

目前PFC电感采用PQ3230;40T,电感量在300UH左右;辅助绕组2T;

变压器参数采用5:35;可以采用我L6599那个帖子的公式来计算;

哦 好的 变压器电感量多少,我看你是主变压器出辅助电源的 辅助绕组几圈呢亲,我算了一下,变压器电感量430左右,漏感70,谐振电容36N,不知道和您计算的出入有多大

请教您一个问题 如果我算出来变压器电感量是550UH,漏感85UH 使用外置电感设计的话 我是直接就把外置电感绕成85UH 还是需要考虑自身变压器的漏感量,和外置电感相加等于85uH呢 请教您

捕获

相加的;

计算的值只是个参考,以实际调试为准;当然,谐振电感电感量也在附近,也不会偏差太大的。

好的,谢谢,努力画板子中,抄袭您的电路了要,有不会的再请教您吧!~~ 你好,你这个挺好,能讨论下吗 你好,欢迎讨论。 你好,我邮箱525740347@qq.com能发一份给我吗,有偿的 48V1000W的能不能做出来 朋友,这个系统估计出到500W左右就顶天的 DATASHEET介绍过的,要是做大功率,建议不用这套拓扑,使用双管正激线路可能更好点,楼主太忙了,我帮您回复一下吧 你好,你有相关的电路吗,推荐下,谢谢

更换下PFC部分的电路就可以了;

具体的没有调过,有兴趣您可以调调看。

板子已经投出去了 有两个问题请教您1.请问可否给一下具体的TEA19162T的PFC电感的计算公式,找了很多地方都没有确切的公式计算方法,2.主变压器的辅助绕组有两个,想问一下您是怎么取值的,我圈比算下来,应该是4圈,想问问您,您是怎么给的 谢谢 进来学习。平均效率有多少?