[求助]做了个12V 3W的开关电源发现效率极低
用PI生成开关电源电路,参数设定是12V输出,功率3W。
之后从网上买了相关元器件进行测试,为了测试方便以及省略部分元器件,将电路改成如下的样子:
其中A是串联电流表。U1因为没有买到TNY263,所以换成了同系列功率更大的TNY266。D5和D6因为手上没有相应的型号,所以就都换成FR107。VR2换成手上现有的10V稳压二极管。
变压器采用EPC13,使用PI给的绕组圈数,初级绕组92圈,次级绕组13圈。
接好后上电测试,能正常输出11V电压,开始的时候很高兴,但测试了一会发现变压器和TNY266发烫,VR1也就是TVS也在发热。
检查电流表,发现电流达到9mA,用万用表检查整流后的输入电压是280V,输出电压是11.1V。
输入功率:输入电压290V,电流0.009A,输入功率应该是290V*0.009A=2.61W
输出功率:输出电压11.1V,负载177欧,输出功率应该是11.1V*11.1V/177=0.69W
这样算的话,效率只有(0.69/2.61)*100%=26%
效率这么低,究竟是哪里出问题呢,我开始的时候以为变压器绕组数数错了,重新绕了一个还是一样。
问题究竟出在什么地方呢,是线圈绕组数有问题?还是变压器选择有误?或是电路元器件选择有问题?
请大家给点意见吧
变压器用的是这种:http://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5-c.w4002-10306357054.11.htkjVm&id=7085437248&qq-pf-to=pcqq.c2c
初级绕组使用的0.13mm漆包线:http://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5-c.w4002-10306357054.14.OmXWXN&id=18892819899&qq-pf-to=pcqq.c2c
次级绕组0.4mm三层绝缘线:http://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5-c.w4002-10306357054.14.IlYjKB&id=22170392740&qq-pf-to=pcqq.c2c
1n914 恢复时间是4nS,F107 是数百nS
可能是你的二极管比原来的慢了几百倍引起的。输出上不去,引起输入过大。 zpywz 发表于 2015-6-1 12:30
1n914 恢复时间是4nS,F107 是数百nS
可能是你的二极管比原来的慢了几百倍引起的。输出上不去,引起输入过大 ...
谢谢回答,我刚刚查二极管的手册也发现了这个问题。不仔细核对数据手册就乱替换元器件是不对的。
现在手上没有其它的快速二极管,换了个1n4148,也是4ns的,输入端的电流从9mA降至6mA了。
计算了一下,目前效率40%左右。这个效率正常吗,需不需要调整变压器圈数来试试。 R3和C5能否拯救LZ? LearningASM 发表于 2015-6-1 12:45
R3和C5能否拯救LZ?
测试了一下,接上R3和C5后依然如故,效率在40%左右 可能变压器的气隙不对 WUWEWU 发表于 2015-6-1 13:39
可能变压器的气隙不对
受教了,上网搜了一下气隙,原来两块磁芯不能碰到的,我开始的时候不知道,把磁芯紧紧地捆在一起。
现在在两者之间垫几层绝缘胶带,发现输入电流降到到4.5mA了,效率提升到50%了。
目前这个效率属于正常吗,是否还有提升的余地 dalarang 发表于 2015-6-1 14:07
受教了,上网搜了一下气隙,原来两块磁芯不能碰到的,我开始的时候不知道,把磁芯紧紧地捆在一起。
现在 ...
不要用TVS,用102/1000V电容和100K——200K/1W电阻并联代替试试。TNY266 D端峰值越小,电阻阻值可以越大。 楼主你忘记了功率因数,输入有功功率不是直接电压乘电流的。 hanbreen 发表于 2015-6-1 14:16
不要用TVS,用102/1000V电容和100K——200K/1W电阻并联代替试试。TNY266 D端峰值越小,电阻阻值可以越大 ...
我也觉得这个TVS蛮奇怪的,是PI生成原理图时推荐的,但是TNY266数据手册上是用电阻和电容并联,而且其它开关电源的参考电路也都是电阻电容并联,只有PI这个电路图是TVS。
手上没有1000V耐压的电容,但是我从别人的开关电源电路的相应位置拆了颗贴片电容,看位置应该是耐压1000V的电容,但容量不清楚,估计是同一量级的。并上200k电阻替换掉TVS后,发现输入电流降低了0.5个mA,但输出电压也降到9.8V了,综合算了一下效率差不多,没有什么改善。 dalarang 发表于 2015-6-1 14:44
我也觉得这个TVS蛮奇怪的,是PI生成原理图时推荐的,但是TNY266数据手册上是用电阻和电容并联,而且其它 ...
九楼说的有道理,测电流不要用真有效值万用表测。最好是用功率计测输入功率。 dalarang 发表于 2015-6-1 14:07
受教了,上网搜了一下气隙,原来两块磁芯不能碰到的,我开始的时候不知道,把磁芯紧紧地捆在一起。
现在 ...
你再细调一下,一般效率能做到70%为正常,气息大了,小了都会影响效率 散装805 发表于 2015-6-1 14:21
楼主你忘记了功率因数,输入有功功率不是直接电压乘电流的。
你好,功率因数该如何计算?我对这方面的知识比较匮乏……
我重新绕了个变压器,初级93扎,次级14扎,磁芯之间垫了几层绝缘。接上后测量了一下,整流后的输入电压300V,电流4.2mA。输出端接了个177欧的电阻,输出电压11.1V。该如何计算转换效率。
按照我原先的算法,效率应该在54%左右了。加上功率因数就不知道怎么算了。
目前这个结果,是属于正常开关电源效率范围吗?
TNY266和变压器摸上去已经不烫手了,只是温热温热的。 dalarang 发表于 2015-6-1 14:58
你好,功率因数该如何计算?我对这方面的知识比较匮乏……
我重新绕了个变压器,初级93扎,次级14扎,磁 ...
没功率因数校正电路,负载轻的情况下,功率因数范围从0.5到0.65都有吧,满载功率因数能上0.78。
你输出11.1/177 = 63.7mA电流这么轻载,这电路功率因数顶死也就0.6,
(11.1^2/177) / (300*0.0042) / 0.6= 92% ,
一般反激做不了这么高,不知道你的电流是用什么测的,你可以用个计量插座来测测。 WUWEWU 发表于 2015-6-1 14:57
你再细调一下,一般效率能做到70%为正常,气息大了,小了都会影响效率
经过调整测试,发现最好的情况是输入电流能降到4mA,输出电压不变,这个距离大概在0.4毫米左右。气隙离远了近了输入电流都会变大。那应该是已经找到气隙最合适的点了。
是否以后定制这款变压器的时候,告诉生产厂家气隙是0.4mm就可以? 177欧电阻1W的输出功率都不到。
楼主加大负载试试,效率应该有提升 散装805 发表于 2015-6-1 15:42
没功率因数校正电路,负载轻的情况下,功率因数范围从0.5到0.65都有吧,满载功率因数能上0.78。
你输出11 ...
我是用三位半的数字万用表测的输入电流。效率90多感觉不大可能,估计是哪里有问题,功率因数只有0.6这么少的吗。
我又测试了一下把负载换成54欧的电阻,经测量输入电流12.5mA,输入电压299V。输出电压10.9V。
如果加上功率因数算的话,效率应该挺好了吧。 散装805 发表于 2015-6-1 15:42
没功率因数校正电路,负载轻的情况下,功率因数范围从0.5到0.65都有吧,满载功率因数能上0.78。
你输出11 ...
我是用三位半的数字万用表测的输入电流。效率90多感觉不大可能,估计是哪里有问题,功率因数只有0.6这么少的吗。
我又测试了一下把负载换成54欧的电阻,经测量输入电流12.5mA,输入电压299V。输出电压10.9V。
如果加上功率因数算的话,效率应该挺好了吧。 dalarang 发表于 2015-6-1 16:07
我是用三位半的数字万用表测的输入电流。效率90多感觉不大可能,估计是哪里有问题,功率因数只有0.6这么 ...
还是感觉你测试数据有问题,你的输入电压是指哪个电压? 散装805 发表于 2015-6-1 16:27
还是感觉你测试数据有问题,你的输入电压是指哪个电压?
经过整流后的直流电压。
用万用表DC1000V档位量的。
300V 当然是 整流 后的 电压 了! 变压器不止是绕对圈数就行的,需要用LCR测量并调整气隙,使初级电感量达到计算值(误差10%以内)。
调试可以用纸在磁芯两侧垫气隙,量产一般是磨中柱,这样EMI会小一些。 hanbreen 发表于 2015-6-1 14:16
不要用TVS,用102/1000V电容和100K——200K/1W电阻并联代替试试。TNY266 D端峰值越小,电阻阻值可以越大 ...
有一些资料上说用TVS要优于RC组合 另外,TNY26x这个片子和UC384x这些传统PWM控制器不同,它的工作条件是靠芯片内部设定和变压器参数两者配合,换了功率更大的芯片必须同时更换变压器。 gzhuli 发表于 2015-6-1 16:51
变压器不止是绕对圈数就行的,需要用LCR测量并调整气隙,使初级电感量达到计算值(误差10%以内)。
调试可 ...
大师你好,感谢你前几天推荐的变压器型号。
我手上没有LCR测量的设备,我现在是在磁芯中间垫几层绝缘胶带,然后手动调节磁芯距离,再辅以万用表查看输入电流大小。
以输出电压不变的情况下,输入电流达到最小时的气隙当作最佳气隙是否可以。 LM1876 发表于 2015-6-1 16:58
有一些资料上说用TVS要优于RC组合
TVS效率略高于RC,但成本也高。 dalarang 发表于 2015-6-1 17:04
大师你好,感谢你前几天推荐的变压器型号。
我手上没有LCR测量的设备,我现在是在磁芯中间垫几层绝缘胶 ...
变压器是开关电源最关键的器件,参数不对就没法达到设计指标,建议买一个LCR,搞开关电源必须的,这钱不能省,尤其是你对开关电源还不是很熟。 gzhuli 发表于 2015-6-1 17:03
另外,TNY26x这个片子和UC384x这些传统PWM控制器不同,它的工作条件是靠芯片内部设定和变压器参数两者配合 ...
这类集成了功率管的IC不都是这样的么?想换功率大,它的功率管电流也不够啊,但向下兼容就没问题吧?比如楼主这个电路,如果想要2W的换个EE10的变压器,芯片应该不用换了的吧? 气隙还是别乱垫了,要边测边调。最次也得用个带测电感的万用表啊。更好的仪器先不谈。 LM1876 发表于 2015-6-1 17:19
这类集成了功率管的IC不都是这样的么?想换功率大,它的功率管电流也不够啊,但向下兼容就没问题吧?比如 ...
TNY266是类似34063的芯片,是on/off控制的,不是PWM,每个周期判断反馈脚高于阈值就导通,不高于阈值就不导通,芯片内部设定了峰值电流,导通后等初级电流上升到限流阈值再关断,功率是由内部限流值和变压器共同决定的,所以换器件必须同时调整变压器参数。 电流测试,没有高速有效值电流表的话自己想想办法,比如先把输入的AC全桥后滤波,得到一个300V左右的DC电压,手上的滤波电容用大些的,比较稳定,可以少些误差;之后再接上开关电源电路,这样的话电路就成了电流表前后都有电容的电路了,可以得到一个相对准确的电流值了,测得的是一个DC电流,计算时要按照直流电压计算; gzhuli 发表于 2015-6-1 17:26
TNY266是类似34063的芯片,是on/off控制的,不是PWM,每个周期判断反馈脚高于阈值就导通,不高于阈值就不 ...
这么一说就明白多了,那传统的反激变压器设计公式对于这类芯片还有用不? 本帖最后由 gzhuli 于 2015-6-1 17:38 编辑
LM1876 发表于 2015-6-1 17:32
这么一说就明白多了,那传统的反激变压器设计公式对于这类芯片还有用不? ...
大致上还是按峰值电流模式计算就可以(知道输出功率、输入电压、峰值电流、开关频率这几个参数,初级电感量就可以确定了),只是限流值由IC型号决定而不是外部采样电阻决定。不过PI有计算工具,这种傻瓜IC没必要自己操心。 gzhuli 发表于 2015-6-1 17:37
大致上还是按峰值电流模式计算就可以(知道输出功率、输入电压、峰值电流、开关频率这几个参数,初级电感 ...
多谢解答,我也是最近才接触开关电源设计的。拆了好几个国产30W以下的反激变压器成品(不是大品牌的)就发现,它们的匝变比大多在6左右,而我计算出来的大多在7~8,也就是说相同的输入电压范围、相同的频率下,那些成品变压器初级匝数都要比我算的要少15~25%左右,不知道是不是我的计算方式的问题。还有就是绝大部分资料都是用Vmin来算,而一些又说用Vmax来算更安全,这就不知取舍了。{:lol:} LM1876 发表于 2015-6-1 17:48
多谢解答,我也是最近才接触开关电源设计的。拆了好几个国产30W以下的反激变压器成品(不是大品牌的)就 ...
峰值电流模式一般是按Vmin来算初级电感量,因为初级电流最大值出现在Vmin和Pmax的时候。
匝比主要是和反激峰值电压有关,匝比越低初级峰值电压越低,对开关管的耐压要求更低,但次级匝数反而会更多,各有取舍吧。
至于初级匝数比你计算的少这个和匝比是两回事,或许是Bm参数取得更大而已,因为国产开关电源通常都不是按长时间满负荷工作来计算的。 设计合理,变压器绕的好,原边的反压会很小,我以前做的TOP250,算上尖峰才180V不到,TVS基本不动作,温升很低。不过,如果TVS和变压器的质量不能保证,还是RC吧。 原边匝数少,是因为他们把磁通和反射电压取得很高。相当的不安全。 长见识了。 我也是在学习中呀,搞不定这些东西。
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