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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 | 只看该作者
1# 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% 630VDCC178463

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;

 点击查看大图

 点击查看大图



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。

 点击查看大图

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;

   点击查看大图 

原理图和PCB。

 点击查看大图


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-TEA19161NXP--点击NXP了解--

U1-TEA19162NXP

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% 630VDCC178463

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:

240W高功率密度高效LLC电源BOM.pdf 


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   |  只看该作者
2#
 点击查看大图

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发表于2018-06-21 00:51:31   |  只看该作者
3#
恭喜您已经报名成功!

您现在就可以开始进行设计工作了,后期相关内容请在一楼编辑进行完善。

当前所有参赛选手分值统计表及活动详细介绍见:http://club.szlcsc.com/article/details_12591_1.html

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发表于2018-06-21 10:11:12   |  只看该作者
4#
恭喜您传播成功,获得3分。当前所有参赛选手分值统计表及活动详细介绍见:http://club.szlcsc.com/article/details_12591_1.html

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发表于2018-06-22 17:36:15   |  只看该作者
5#
发表于2018-06-21 00:51:31  3# 恭喜您已经报名成功!您现在就可以开始进行设计工作了,后期相关内容请在一楼编辑进行完善。当前所有参赛选手分值统计表及活动详...
感谢工作人员的支持!

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发表于2018-06-22 17:36:42   |  只看该作者
6#
发表于2018-06-21 10:11:12  4# 恭喜您传播成功,获得3分。当前所有参赛选手分值统计表及活动详细介绍见:http://club.szlcsc.com/ar...
感谢工作人员的支持!

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发表于2018-06-22 17:45:03   |  只看该作者
7#

 

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   |  只看该作者
8#

 点击查看大图

购买的变压器(LLC主变)到货了;

其型号是EFD30;

 点击查看大图


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发表于2018-06-24 12:10:54   |  只看该作者
9#

 点击查看大图

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   |  只看该作者
10#

 点击查看大图

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   |  只看该作者
11#

 

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   |  只看该作者
12#

 

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 09:50:21   |  只看该作者
13#
真的好大,做pfc了吗

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发表于2018-06-29 10:52:10   |  只看该作者
14#
发表于2018-06-29 09:50:21  13# 真的好大,做pfc了吗

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 12:43:01   |  只看该作者
15#
发表于2018-06-29 10:52:10  14# 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。
亲,友情提示,llc做100w的功率有点太小了

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发表于2018-06-29 17:54:55   |  只看该作者
16#

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 21:44:09   |  只看该作者
17#
发表于2018-06-29 17:54:55  16# 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。

说实话,PFC一加,这个体积就小不下来了啊。还不如想想方案不加PFC就能作到100w的呢。PFC+LLC 100w的功率实在是获得不了体积优势。



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发表于2018-06-29 21:50:15   |  只看该作者
18#
发表于2018-06-29 21:44:09  17# 说实话,PFC一加,这个体积就小不下来了啊。还不如想想方案不加PFC就能作到100w的呢。PFC+LLC100w的功率实...

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 22:41:40   |  只看该作者
19#
发表于2018-06-29 21:50:15  18# 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100...

如果我是你直接上1000w,这个也不会比你做的大多少,还有你既然追求体积小为什么要用这种躺式的变压器,不用PQ变压器,高度限制并不理由哦,因为很多电容都会比你的变压器高哦。而且做llc没人考虑轻薄的。因为轻薄在体积上会失去优势



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发表于2018-06-29 23:56:11   |  只看该作者
20#

 

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   |  只看该作者
21#

 

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   |  只看该作者
22#

 

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2018-07-01 22:07:48   |  只看该作者
23#
  不错,加油!

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发表于2018-07-02 08:35:53   |  只看该作者
24#
发表于2018-07-01 22:07:48  23# 不错,加油!
感谢支持!

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发表于2018-07-02 09:27:22   |  只看该作者
25#
学习了

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发表于2018-07-02 17:18:28   |  只看该作者
26#
发表于2018-07-02 09:27:22  25# 学习了
感谢支持

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发表于2018-07-03 11:51:28   |  只看该作者
27#

 

PCB已经发LC打样,敬请期待!


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发表于2018-07-04 10:18:02   |  只看该作者
28#
发表于2018-07-03 11:51:28  27# PCB已经发LC打样,敬请期待!
恭喜你PCB绘制完成,现在就到了最关键的祈祷时间了,祈祷不炸,我和你一起祈福^_^

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发表于2018-07-04 10:21:23   |  只看该作者
29#
efd的变压器功率密度远低于PQ或者RM为啥一定要用efd磁芯呢?

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发表于2018-07-08 18:24:43   |  只看该作者
30#
发表于2018-07-04 10:18:02  28# 恭喜你PCB绘制完成,现在就到了最关键的祈祷时间了,祈祷不炸,我和你一起祈福^_^

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   |  只看该作者
31#

 点击查看大图

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   |  只看该作者
32#

 

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   |  只看该作者
33#

 点击查看大图`

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   |  只看该作者
34#

 点击查看大图

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 17:38:33   |  只看该作者
35#
发表于2018-07-11 08:52:42  34# 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...
上电了吗?一切都好吗

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发表于2018-07-11 20:45:31   |  只看该作者
36#
发表于2018-07-11 17:38:33  35# 上电了吗?一切都好吗

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   |  只看该作者
37#

 点击查看大图

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2018-07-11 21:35:24   |  只看该作者
38#
发表于2018-07-11 20:50:35  37# 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。
说实话看了你的板子我担心安规和担心耐压测试

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发表于2018-07-11 21:44:42   |  只看该作者
39#
发表于2018-07-11 20:45:31  36# 变压器方面还没有搞好;预计周末可以上电测试吧。
你做了多少次电源了。有机会我们聊聊加我微信49662411

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发表于2018-07-12 08:30:25   |  只看该作者
40#
发表于2018-07-11 21:35:24  38# 说实话看了你的板子我担心安规和担心耐压测试

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   |  只看该作者
41#
发表于2018-07-11 21:44:42  39# 你做了多少次电源了。有机会我们聊聊加我微信49662411

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2018-07-12 10:25:00   |  只看该作者
42#
发表于2018-07-12 08:30:25  40# 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。
看看你的选料就知道你的功底了。还有你电源的布线。都能知道

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发表于2018-07-12 11:26:01   |  只看该作者
43#
发表于2018-07-12 08:42:57  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。
好奇你的变压器和电感是怎么设计的,能分享一下吗?

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发表于2018-07-13 09:21:52   |  只看该作者
44#
期待楼主早日完成,然后在一楼编辑好,这样学习大佬的设计思路也方便点

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发表于2018-07-13 10:19:43   |  只看该作者
45#
发表于2018-07-12 11:26:01  43# 好奇你的变压器和电感是怎么设计的,能分享一下吗?

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   |  只看该作者
46#
发表于2018-07-13 09:21:52  44# 期待楼主早日完成,然后在一楼编辑好,这样学习大佬的设计思路也方便点

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2018-07-13 22:16:32   |  只看该作者
47#
你在变压器设计的时候,就应该有一个预估功率的吧。和实际上电后的功率差的远吗?

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发表于2018-07-13 22:32:36   |  只看该作者
48#
L1是fpc用的,L2是LLC的电感,EFD的主变压器是为了超薄。因为三个磁芯太占用线路板面积了。我算是想明白了。LLC还是大功率更有优势啊。功率小了体积一点优势都没有啊

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发表于2018-07-14 10:50:02   |  只看该作者
49#
发表于2018-07-13 22:16:32  47# 你在变压器设计的时候,就应该有一个预估功率的吧。和实际上电后的功率差的远吗?
会按功率大一点来计算的。

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发表于2018-07-14 10:51:15   |  只看该作者
50#
发表于2018-07-13 22:32:36  48# L1是fpc用的,L2是LLC的电感,EFD的主变压器是为了超薄。因为三个磁芯太占用线路板面积了。我算是想明白了。LLC...

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2018-07-14 12:30:15   |  只看该作者
51#
发表于2018-07-14 10:50:02  49# 会按功率大一点来计算的。
我用pi的工具,算出来多少,测试结果就是多少,已经很少有不确定的东西了

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