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参赛作品《240W高功率密度高效LLC电源》
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发表于2018-06-20 21:57:31
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电梯直达
【报名阶段需要填写的内容】 1. 参赛者姓名(必填项): 余勇 2. 单位或学校名称(选填项): NC 3. 当前职务或职称(选填项): 工程师 4. 参赛作品的名字(必填项): 240W高功率密度高效LLC电源 5. 简要陈述您的idea和作品(必填项): 输入电压为90-264Vac(47-63Hz);输出电压为24Vdc,输出电流为10A, 总功率240W;目标效率大于等于93%;其体积尽量小。 6. 拟用到的立创商城在售物料(必填项): KBL608(C3079) 120uF 450V(C206153) STTH3R06S(C155619) TK380P60(C150118) BSC037N08NS5ATMA1(C194555) EL1019(C79883) TL431(C113312) 680uF 25V(C176310) 330uF 25V(C160677) 47uF 35V(C99831) 47nF(473) ±5% 630VDC(C178463) UF4007-US1M(C142446) CD4148WSP(C53365) NTC 热敏电阻 / 100KΩ(C92368) R080(C76253) NTC 5D-7(C5385) 10D471K(C8760) T2A/250V(C24687) X2安规电容 470nF(C165728) 7. 拟用到的非立创商城物料或其它补充(必填项): TEA19161、TEA19162、TEA1995以及磁性元器件等。 8. 拟用到的EDA工具软件名称(必填项): 立创EDA或AD17 【作品正式发表(报名成功后进入设计阶段)需要填写的内容】 一、作品简介 例如,可以包括但不局限于以下内容: 1.作品的整机外观图片或焊接组装好的PCBA图片;
2.作品的研究背景、目的和功能、市场应用前景; 随着电源技术的发展,其电源的设计逐渐向小型化高功率密度高效率方面;原来这方面的产品主要 应用于军工和航天,随着技术的进步和普及也逐渐向民用产品推进。本次设计的目的是设计一款高密度 高效率的电源,其主要采用PFC+LLC+SR的架构,其目前的功率是恒压输出;面向AC-DC领域,其应用场合 就非常广泛了,只要更改相应的输出电压就可以应付目前市面上大多数的AC-DC电源了。 3.作品在创新性、趣味性、实用性甚至公益性方面,有哪些亮点可体现? 该设计的主要特点体现在于小体积、高功率密度、高效率这些方面;做到了90-264Vac全电压输入, 适用于全球各地区电压使用。进一步缩小了体积,降低了发热,方面于携带或者安装;同时也为节能方 面做了一点贡献。 二、系统构架图 用流程图或思维导图等形式,描述您的作品的组成构架,即方案图。 三、硬件部分的描述 1.附上原理图&PCB实物图的图片或者源文件(官方建议大家尽量用源文件上传),如果是图片,请确保图片是清晰可辨的;
原理图和PCB。 2.用文字把该作品的实现原理、系统的工作过程大致讲解一下。 市电输入经过EMI滤波整流,就到PFC升压,采用的是BOOST型APFC;稳压输出400V直流; 400V直流经过LLC拓扑功率变换得到需要的交流电压,然后通过同步整流,整流滤波;输出 取样,进行闭环反馈,控制LLC变换器,输出一个稳定的直流电压。
3.注明所用到的EDA工具软件名称并附上设计链接。 采用AD17绘制电路图,并且实现了立创EDA无缝导入。 工程文件链接:https://lceda.cn/154600/240w-gao-gong-shuai-mi-du-gao-xiaollc-dian
四、材料清单(BOM列表) 列出您这个作品所用到的主要器件(关键器件即可),比如单片机&ARM芯片、专用集成芯片(ASIC)、传感器、功能模块等。 如果所列出的芯片是来自我们立创商城上的,最好能写出该器件的商品编号或附上对应购买链接。
U2-TEA19161(NXP)--点击NXP了解-- U1-TEA19162(NXP) U3-TEA1995(NXP) BD1-KBL608(C3079)--点击编号购买-- CK1-120uF 450V(C206153) D1/D2-STTH3R06S(C155619) Q1/Q3/Q4-TK380P60(C150118) Q2/Q5-BSC037N08NS5ATMA1(C194555) PH1-EL1019(C79883) U4-TL431(C113312) C7/C8-680uF 25V(C176310) C9-330uF 25V(C160677) CH3-47uF 35V(C99831) CK2/CS2-47nF(473) ±5% 630VDC(C178463) DH1/DH2/DH3/DH4-UF4007-US1M(C142446) D3/DG1/DG2/DG3-CD4148WSP(C53365) TR2-NTC 热敏电阻 / 100KΩ(C92368) RS2-R080(C76253) TR1-NTC 5D-7(C5385) VDR1-10D471K(C8760) FS1-T2A/250V(C24687) CX1-X2安规电容 470nF(C165728) 上面列出的是电源关键元器件,其他元器件详见如下附件: 五、软件部分的描述(选填) 如果您的作品涉及到软件,请列出作品对应的软件工作流程图,及关键部分的例程、源码(如果您想开源的话请上传全部源码)。 纯硬件设计,无需软件。 六、作品演示 请上传您的作品的功能演示到腾讯视频,并编辑到本楼(或附上视频链接)。按要求上传视频可获得10分,具体详见活动规则。 视频测试链接:https://v.qq.com/x/page/s0761aly1ik.html 七、总结 例如您在完成该作品过程中的一些体会、碰到的技术问题或调试经验、作品的未来规划,及对我们主办方的建议和意见等。
记得是赶在报名末班车买的票6月20日,一转眼就快过去两个月了;由于在职工作,一直也比较忙,所以做这个电源也是断断续续的搞,有时间了就弄弄,所以一直拖到现在才基本完成;最初也是在电源网上看到有大师在做这方面的模块电源,平时自己也爱折腾电源,所以就准备折腾折腾。这个电源一起做了两个版本,第一版是基于UCC28019/L6599/TEA1995的,由于PFC待机功耗过高,所以放弃了;第二版就是现在这个版本,基于NXP的TEA19161/TEA19162/TEA1995的,这个芯片是目前还比较流行的电流模式的LLC,其待机功耗也可以做的比较低,各方面的保护也很齐全。 其实在设计之初就预想到了谐振参数的调整了,LLC电源不是用计算的数据就能做的完美的,综合考虑后,果断采用了串联谐振电感的方式来设计,而不是采用主变压器的漏感来设计;主要从调试方便,分散主变压器的热量,以及减少主变压器的体积等考虑。这样做就避免了调试的时候不断拆解变压器繁琐环节;同时也避免了变压器干扰的问题。最开始调试的时候是没有调整到最佳工作状态(f=fr),帖子里面也有相关讲解,想了解的朋友可以看看楼下详解;后天通过调整变压器匝比,以及微调输入输出电压,完美的解决了这一问题。 该电源调试已经基本完成了,接下来就是再优化一下效率方面,以及配备一个合适的外壳,进行灌胶散热,这样一个模块电源就基本完成了。接下来就是磁性元器件进行打样,进行小批量试产,如果没有什么问题,就准备投放市场。 在此感谢各网友的意见和建议,感谢立创提供的平台和机会,也感谢立创工作人员的辛劳付出,在此对您们说一声:您们辛苦了!!意见基本没有,建议就是希望今后这论坛做的更好,论坛可以进行分版区,同时将一些网友设置为版主(类似于电源网、21电源网这样的模式),这样论坛就会更加有活力了。 |
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发表于2018-06-20 22:05:33
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发表于2018-06-22 17:36:15
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感谢工作人员的支持!
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发表于2018-06-22 17:36:42
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感谢工作人员的支持!
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发表于2018-06-22 17:45:03
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电源的外壳已经购买; 准备根据外壳来画PCB。 |
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发表于2018-06-24 12:06:35
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购买的变压器(LLC主变)到货了; 其型号是EFD30;
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发表于2018-06-24 12:10:54
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其变压器的厚度在15.7MM左右; 这为电源做的薄奠定了基础。 |
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发表于2018-06-26 13:58:41
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购买的外壳到了; 最大的尺寸是100*60*30mm |
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发表于2018-06-28 20:31:39
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先采用了自己熟悉的AD画板子,等熟悉了LC EDA在撸一版; PCB布局已经开始了,其大小初步设计为5*10CM。 |
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发表于2018-06-28 20:37:17
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根据外壳的大小,又更改了PCB的大小,改为了5*9.5CM; 在楼上的基础上又忙碌了一晚上,终于摆好了; 器件有点挤了,估计的用四层板了。
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发表于2018-06-29 10:52:10
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感谢光临; 其设计架构是EMI+PFC+LLC+SR; 目前暂定功率是100W,实际功率以调试为准。 |
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发表于2018-06-29 17:54:55
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感谢回复; 只是第一次做这么小的体积,心里没底,所以暂定这个功率; 后续调试会根据实际情况在确定最终功率。 |
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发表于2018-06-29 21:50:15
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其实,我做这个不是为了100W这个功率等级才用PFC+LLC的拓扑的; 主要是想玩下高功率密度以及高效率; 目前是暂定100W这样,预计会突破150--200w这样吧; 敬请期待。 |
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发表于2018-06-29 23:56:11
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忙碌了一晚上,就画了这么多; 估计明天还的忙碌下才能搞定了。 如果两层能搞定就不上四层了,毕竟四层打样贵啊。 |
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发表于2018-07-01 12:08:40
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断断续续也画了快一周的时间了,终于画的差不多了; 再优化下就可以打样了; 目前采用双面板,先打一版调试看看干扰情况,有没有必要上四层板; |
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发表于2018-07-01 12:10:43
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走线基本在顶层了,实在没有办法了才走底层; 底层基本走的是地。 目前PCB规格为:5*9.5cm。
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发表于2018-07-02 08:35:53
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感谢支持!
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发表于2018-07-02 17:18:28
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26#
感谢支持
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发表于2018-07-03 11:51:28
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PCB已经发LC打样,敬请期待! |
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发表于2018-07-08 18:24:43
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感谢关注; 这周回家了,PCB已经收到了,明天应该回进行焊接。 |
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发表于2018-07-09 09:02:10
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PCB拿到了,比想象中还小一点; 目前还没有看出什么BUG, 接下来在焊接过程中是否能发现; 敬请期待。
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发表于2018-07-09 10:31:06
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相关元器件也在LC商城下单了; 电容电阻自己有库存,没有的料只能从某宝购买了。 |
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发表于2018-07-11 08:48:20
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` 购买的元器件到了; 应该都是正品,包装的也很专业。 |
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发表于2018-07-11 08:52:42
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贴片部分的元件已经焊接完成了,接下来就是插件部分了; 由于PFC电感和谐振电感还有变压器都要手工绕制,所以花的时间会长一点; 敬请期待。 |
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发表于2018-07-11 20:45:31
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变压器方面还没有搞好; 预计周末可以上电测试吧。 |
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发表于2018-07-11 20:50:35
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插件方面也基本焊接好了; 现在就差电感和变压器了; 上班比较忙,预计要周末才有时间绕制了。 |
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发表于2018-07-12 08:30:25
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你说的这些我都知道; 现在的目标是能实现功能,其他的那些测试后续再慢慢优化了。 |
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发表于2018-07-12 08:42:57
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41#
如果要说次数就记不清了,因为刚上大学就开始玩这东西了; 现在毕业又好多年了。 |
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发表于2018-07-13 10:19:43
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后续弄好了,会分享的; 敬请期待哈。 |
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发表于2018-07-13 10:20:33
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感谢支持; 等作品完成了,会整理在一楼的; 敬请期待。 |
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发表于2018-07-14 10:50:02
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49#
会按功率大一点来计算的。
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发表于2018-07-14 10:51:15
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50#
玩电源这东西,怎么玩都可以的; 做商业品就不一样了,扣了再扣。 |
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发表于2018-07-17 20:19:22
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其实这些没有必要那么刻意的去计算的; 测试达到设计要求就好了。 |
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发表于2018-07-17 20:20:44
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54#
当然帮公司设计产品,肯定要这样做了; 但是做一些特种的电源就不一样了,比如军用的等。 目前LCC也是比较火的一个拓扑,有兴趣可以百度看看。 |
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发表于2018-07-23 19:45:28
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56#
这段时间在忙着指导大学生比赛,所以一直没有时间来更新了; 比赛结束还有一个月了,得抓紧时间了。 |
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发表于2018-07-24 20:21:42
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58#
今天用了点时间绕制了PFC电感; 采用0.1*30的漆包线绕制40T,辅助绕组0.3绕制4T; 目前电感量还没有调节。 |
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发表于2018-07-28 22:04:12
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60#
根据经验随便算的。
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发表于2018-07-28 22:06:39
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61#
这是LLC谐振电感; 采用0.1*60绕制30T; 磁芯采用PQ2016。
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发表于2018-07-30 08:34:12
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采用EFD30磁芯; 初级采用0.1*30绕制42T,次级采用0.1*100绕制4T; 电感量在450UH左右。
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发表于2018-07-30 08:54:15
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64#
绕制完成的变压器; 直接焊接引脚,然后通过磨磁芯中柱气息调整电感量。
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发表于2018-07-30 09:03:31
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PFC电感和LLC谐振电感以及主变。 |
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发表于2018-07-30 09:07:16
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66#
样机基本焊接好了; 接下来就是上电调试了。 可以说是小巧玲珑。
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发表于2018-07-30 09:14:54
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67#
这是放进外壳的; 其中共模电感有点偏高,需要更换小一点的磁环。 |
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发表于2018-08-05 21:44:59
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69#
目前用的已是没有底座的了; 倒是不需要这么麻烦了,直接用小一点的磁环就差不多了。 |
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发表于2018-08-05 21:46:44
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70#
周末有时间了,上电调试了; 目前对PFC部分已经调试的差不多了; LLC部分使用低压直流调试也基本没有问题了。 |
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发表于2018-08-05 21:52:44
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71#
目前发现不足的是,使用的PFC芯片其待机功耗方面有些偏高; 时间来得急的话,会更换其他IC来设计。 |
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发表于2018-08-06 18:00:01
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76#
好的,等做的差不多了,就一起更新。
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发表于2018-08-06 18:02:41
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感谢版主的提示; 感谢支持。 |
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发表于2018-08-06 22:42:30
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78#
更换了PFC和LLC控制IC,重新撸了一块板子; 已经打样了。 |
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发表于2018-08-10 08:26:55
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80#
经过几天奋战,第二版PCB已经焊接完毕; 接下来就是调试了,希望这次成功。 |
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发表于2018-08-10 10:57:55
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81#
初步上电基本没有问题了; 周末将进行进一步的调试,测试相关波形以及优化。 |
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