LED照明電源單級(jí)PFC高頻變壓器設(shè)計(jì)

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來設(shè)計(jì)。即節(jié)省空間又節(jié)約成本。接下來我們來探討一下單級(jí)PFC高頻變壓器設(shè)計(jì)。

　　以一個(gè)60W的實(shí)例來進(jìn)行講解：

　　輸入條件：

　　電壓范圍：176~265Vac50/60Hz

　　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

　　第一步：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)該沒有問題。

　　按功率來選擇磁芯，根據(jù)以下公式：

　　Po=100*Fs*Ve

　　P輸出功率;100:常數(shù);Fs:開關(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)=12280mmm

　　PQ3230的Ve值為：11970.00mmm,這里由于是調(diào)頻方式工作。完全可以滿足需求。可以代入公式去看看實(shí)際需要的工作頻率為：51295Hz.

　　第二步：計(jì)算初級(jí)電感量。

　　最小直流輸入電壓：VDmin=176*1.414=249V.

　　最大直流輸入電壓：VDmax=265*1.414=375V.

　　最大輸入功率：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))。

　　最大占空比的選擇：寬電壓一般選擇小于0.5,窄電壓一般選擇在0.3左右。考慮到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.

　　最大輸入電流：Iinmax=Pin/Vinmin=68.3/176=0.39A

　　最大輸入峰值電流：Iinmaxp=Iin*1.414=0.39*1.414=0.55A

　　MOS管最大峰值電流：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

　　=482.55uH

　　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)過程中。簡(jiǎn)化了一些東西。比如二極管的壓降。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有接大容量的電解電容。實(shí)際的直流最低電壓沒有1.414倍。