由于LED照明電源要求:民用照明PF值必需大于0.7,商業(yè)照明必需大于0.9。對(duì)于10~70W的LED驅(qū)動(dòng)電源,一般采用單級(jí)PFC來(lái)設(shè)計(jì)。即節(jié)省空間又節(jié)約成本。接下來(lái)我們來(lái)探討一下單級(jí)PFC高頻變壓器設(shè)計(jì)。
以一個(gè)60W的實(shí)例來(lái)進(jìn)行講解:
輸入條件:
電壓范圍:176~265Vac 50/60Hz
PF>0.95
THD<25%
效率ef〉0.87
輸出條件:
輸出電壓:48V
輸出電流:1.28A
步:選擇ic 和磁芯:
Ic用士蘭的SA7527,輸出帶準(zhǔn)諧振,效率做到0.87應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題。
按功率來(lái)選擇磁芯,根據(jù)以下公式:
Po=100*Fs*Ve
Po:輸出功率;100:常數(shù);Fs:開(kāi)關(guān)頻率;Ve:磁芯體積。
在這里,Po=Vo*Io=48*1.28=61.44;工作頻率選擇:50000Hz;則:
Ve=Po/(100*50000)
=61.4/(100*50000)=12280 mmm
PQ3230的Ve值為:11970.00mmm,這里由于是調(diào)頻方式工作。可以滿足需求??梢源牍饺タ纯磳?shí)際需要的工作頻率為:51295Hz。
第二步:計(jì)算初級(jí)電感量。
小直流輸入電壓:VDmin=176*1.414=249V。
直流輸入電壓:VDmax=265*1.414=375V。
輸入功率:Pinmax=Po/ef=61.4/0.9=68.3W(設(shè)計(jì)變壓器時(shí)稍微取得比總效率高一點(diǎn))。
占空比的選擇: 寬電壓一般選擇小于0.5,窄電壓一般選擇在0.3左右??紤]到MOS管的耐壓,一般不要選擇大于0.5 ,220V供電時(shí)選擇0.3比較合適。在這里選擇:Dmax=0.327。
輸入電流: Iinmax=Pin/Vinmin=68.3/176=0.39 A
輸入峰值電流:Iinmaxp=Iin*1.414=0.39*1.414=0.55A
MOS管峰值電流:Imosmax=2*Iinmaxp/Dmax=2*0.55/0.327=3.36A
初級(jí)電感量:Lp= Dmax^2*Vin_min/(2*Iin_max*fs_min)*10^3
=0.327*0.327*176/(2*0.39*50000)*1000
=482.55 uH
取500uH。
第三步:計(jì)算初級(jí)匝數(shù)NP:
查磁芯資料,PQ3230的AL值為:5140nH/N^2,在設(shè)計(jì)反激變壓器時(shí),要留一定的氣息。選擇0.6倍的AL值比較合適。在這里AL我們?nèi)。?/p>
AL=2600nH/N^2
則: NP =(500/0.26)^0.5=44
第四步:次級(jí)匝數(shù)NS:
VOR=VDmin*Dmax
=249*0.327=81.4
匝比n=VOR/Vo=81.4/48=1.696
NS=NP/n=44/1.686=26
第五步:計(jì)算輔助繞組NA
查看IC的datasheet,知道VCC為11.5~30V。在這選16V。
NA=NS/(Vo*VCC)=26/(48/16)=8.67 取9。
繞法:
總結(jié)
通過(guò)樣品的測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果為:整機(jī)效率0.88,PF值:176V時(shí)0.989;220V時(shí)0.984;265V時(shí) 0.975。變壓器溫升25K。在整個(gè)變壓器設(shè)計(jì)過(guò)程中。簡(jiǎn)化了一些東西。比如二管的壓降。對(duì)比一下,與一般反激式的變壓器有點(diǎn)一致。只是由于整流橋后沒(méi)有接大容量的電解電容。實(shí)際的直流低電壓沒(méi)有1.414倍。