【原创 DIY】应用 ncp1252 制作 540w 双管正激,实际只做到 400w 输出

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一款快速充电机,准备设计规格为 540w 左右,输入为 170 到 260v,输出电压主要是有 58v 72v 88v 。
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开始选拓扑:
● 半桥没做过,也对它印象不好,放弃;●双管反激,尝试过一次,这功率等级还是自己放弃;●单管正激,估计得2颗 900v mos 并联,应该可以;●双管正激,2颗 20a 600v 应该可以;●交错式双管正激,还木有做过,但是想到那复杂的驱动,加上这功率不大,还是算了;
●既然双管驱动麻烦,交错式单管正激应该可以。. 经过分析,自己能做的拓扑,除了双管正激,好像没选的,所以,拓扑选用双管正激。 pcb 大致完成,上传原理图,这个原理图上面可能有些参数不合适,得到时候调试完毕了才能知道。
原理图.pdf(阅读原文,下载文件)
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就是正激了 ,现在已 88v 6a 输出大致计算参数 :最大占空比一般我取到 0.45 170v ,交流输入电压,整流滤波电容预设 220uf*2,最低电压设计为 200v,输出电压88加上整流二极管压降1.5,输出二极管压降0.5,线压降等,91v 应该差不多 ,效率预设0.87(高压输出,效率应该不会低于90)。
计算原边 mos 最大电流,540w/(0.8*200v*0.45)=7.5a ; 计算变比 200v*0.45/91v=0.989 ; 最高交流输入情况下,整流二极管耐压=375v/0.989=379v 考虑到尖峰等影响,取 600v的快恢复管子。 如果是交错式的,每一路,输出功率为总功率的一半,原边电流=7.5/2=3.75a ; 变比的计算,200v*0.45*2/91v=1.978 ; 二极管耐压=375v/1.978=189v ; 由于输出并联整流管耐压,依旧是189*2 还是得 600v 的整流管。
同时输出电感,交错式是双占空比,电感量小了一倍,是个极大的好消息。
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决定了双管正激,那就开始吧
第一步 是理论计算关键器件参数 第二步 是原理图 第三步 是实物调试

第一步 相关参数的计算
220v 正负20%的输入电压,对于铭牌上220正负10%的输入电压肯定是够用了。
对于多大输出功率,用多大电解,我一般用这个电子表格,我感觉和实际值蛮接近。
电解设计.xls (阅读原文,下载文件)
刚得到最低电压为 200v 左右。
线端输出为 88v 各种压降以后,输出设计为 91v 最大占空比和 ic 有关系,对于3845和1252我一般设计最大为0.42 驱动 mos 哪里会损失掉1%到2%的占空比,占空比设计过大的结果就是输入电压稍微低一点点,输出电压满载输出电压就开始往下降,因为占空比已经跑满了。
变压器的变比 N=200v*0.42/91v=0.923; 变压器磁芯材料根据经验,我选择 pq3535 ae 截面积=170左右,b 值取到0.2,频率 100khz 变压器初级圈数 NP=200*0.42/(10*1.7*0.2)=24.7圈; 对应的次级圈数 NS=24.7/0.823=26.7圈,画整,初级25圈,次级27圈; 线径的计算,IPK=540/(0.87*200*0.42)=7.389a; 有效值,=7.39*根号下0.42=4.8a,考虑到变比差不多是1,所以初级次级用一样的线。
绕制的线采用多股线,根据供应商的规格: 0.1×100,0.1×50,0.1×150,0.1×35,0.1×80,0.1×20,0.2×15,0.25×20,采用0.25*20 规格的多股线绕制变压器,变压器采用三明治初级夹次级饶发,根据实际绕制空间,增减变压器圈数,调节电感量等。
输出电感的计算
最高输入电压按 370v 计算,这时的占空比=0.227; 输出电感 L=88v*(1-0.227)/(100k*4a)=170uh 电感峰值电流为 6+2a=8a。
输出电感采用铁硅铝绕制,至于用铁硅铝设计输出电感的计算方法,依赖于电子表格。
根据表格计算,33的铁硅铝绕50圈左右比较合适这个规格输出,可以进行简单的检验计算。
截面积是0.672 最大电流 8a 电感量170,他的 b值=1.7*8/(0.672*50)=0.404 铁硅铝饱和值。据说能到 1.2t ,但是由于存在直流成分,电感量要下降,B 值取到他最大值的一半,我相信还是比较靠谱的。
输出电流为 6a,采用1.2漆包线实际根据供应商绕制工艺适当增减圈数。 确定了,输出最大电流,通过变比折射到原边的最大峰值电流为 8/0.923=8.66a。加上变压器的激励电流,就是 mos 的最大峰值电流,一般激励电流不会超过 1a,所以最大峰值电流为 9.66a ,过流保护点设计为 10a,1252过流电压为 1v 捡流电阻应该为0.1欧姆左右,捡流电阻所消耗的功耗,大约是5*5*0.1=2.5w,采用直插的 2w 电阻,至少需要2颗0.2欧姆无感绕线电阻并联使用,至于用不用捡流变压器,还没想好。
输出二极管的计算
变比为 0.923,最大输入电压为 375v,二极管理论峰值=406,考虑到尖峰肯定不小,使用 600v 耐压。
考虑到其它规格输出电流较大,采用247封装二极管,二极管暂定为 20a 600v 超快恢复,但是247封装二极管一般采用 30a 左右,具体型号待定。 输出电容,采用 100v 220uf*2,输出隔离二极管采用 mbr20200,驱动变压器采用 ee19,考虑到输出电压波动大,还要带个大号风扇,所以前后级都采用辅助电源,供电磁芯采用 ee19。
辅助电源的变压器设计
ic 采用 tmg0165 内置 mos,设计输出为 10w 左右,原边输出4w,次级输出 6w。
变压器采用 ee19,ae 值为23, b 值取到0.25,ic 频率为 65k,最低输入电压设计为 100v,最大占空比0.45,效率预设0.8,工作 dcm 模式,ipk 电流=10/(0.8*100*0.45*0.5)=0.56a 。整机工作在高压区,峰值电流要小于 0.5a ,ic 过流电压为 1v,所以才2欧姆左右捡流电阻。
原边电感量 L=100*0.45/(65k*0.56a)=1.23mh,取 1.2mh。
输出端采用 12v 稳压管加光耦反馈,加上整流二极管压降,设计输出为 14v。
变比 N=100*0.45/(14*0.55)=5.844 原边圈数 NP=12*0.56/(0.25*0.23)=117圈 次级圈数 NS=117/5.844=20圈
原边 vcc 设计为 15v,圈数=20*15/13=23圈,0.2线。
原边有效值电流计算=0.56*根号下0.15=0.085a 次级有效值电流计算=0.56*5.844*根号下(0.55/3)=0.577a
原边117圈 0.17线,次级0.4线 20圈,vcc 23圈0.2线。采用初级-次级-vcc 饶法,绕制。
第二步 原理图设计
花了大半天时间,基本把原理图做完了。
pcb 终于完成了,明天检查一下原理图,没有什么情况就可以打样啦!
散热片回来了,板子预计明天回来,但是变压器和管子估计就很麻烦了,通电就不知道什么时间了。
50个大洋的散热片,必须得拿出来晒晒太阳。
板子倒是回来了,其它板子还要改版,估计要等一阵才能焊接调试。
等得花儿都谢了!
第三步 制作和调试
材料到齐了就开始做。
先把辅助电源焊上去。
先预览整机,第一感觉,长的不帅, 俗话说 “母不嫌儿丑”,将就下也只有这样子了。
上电!咦,有电压输出了,没爆炸!下一步加载,尖峰有点高,效率有点低。
看看二极管,感觉还可以。
简单测试下各绕组输出: ic 供电, 空载 12.5v 加载 15.6v。继电器供电电压,空载 12.2v 加载 15.4v,主输出 13v,波动忽略。次级第二绕组,空载 10.8v,加载 13.7v 。
总 结
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输出电压来看变比应该合适;
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mos 尖峰有点大,明天看改改电容和电阻能不能下降点;
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输出二极管看起来很好,但是 260v 输入,输出先短路,在以 10w 输出 二极管启动阶段电压跑到 150v 去了,明天加上吸收看看 ;
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效率有点低,实际摸器件,发现变压器是最热的,这表示变压器估计不合理(应该是输出线径太细)。
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明天应该可以把辅助电源调好,接着是驱动的调试。
关于昨天的 mos 尖峰,判断为先天性不足,只有改变压器,二极管如果不加吸收,启动阶段会有比较大的尖峰过冲,还是加上比较好 。
先来看看明天要测试的 mos 。
把1252小板焊接好 。
1252只要把3脚 rc 的 r 输入端接地,2脚电压大于 1v,6脚就输出最大占空比的方波了,先来看看所谓的软启动是不是真的,示波器证明是真的。
来看看所谓的斜率补偿,是真的,值得注意的是一旦过流,会永久性保护,这和 38xx 不一样 。
装好驱动电路和 mos,看 mos上面的波形,我的天,这是什么呀!
经过排除,应该是驱动变压器的原因!拆开,真的是,哎,明明要求是三线并饶。
用热吹风拆开变压器,并饶以后的波形 。
2个管子一起测量 。
断电时候的波形 。
最后来张装好元件的 。
明天开始通电调试环路和功率部分。
把环路部分焊接好以后,通电,看下管 ds 和驱动波形,上电的波形确实变了不少。
减小驱动电阻(现在大概20欧姆) 。
驱动正常了,ds 波形不正常,这像是谐振复位,可能是输出的整流二极管加了个 470pf 的吸收电容,去掉以后波形正常,效率感觉还可以,只是波形还是怪怪的。
恒流环加入以后,硬件基本就差不多了,加上风扇,开始加入一个风扇,发现出风的那一端,温度很高!所以加了2个风扇一个推,一个拉,效果还不多,老化10分钟,散热片就40来度,也比较均匀,现在用的 100ma 风扇,如果机子放在一个外壳里面,用2个 200ma 或者更大一点的,散热一定不是问题!
剩下的就是加入单片机在结合电池来各种测试了,硬件的基本完成。
文本篇幅有限,仅摘取部分内容,更多的详细调试步骤请点击【阅读原文】查看!
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