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[参考译文] 为我的项目设计 SMPS

Guru**** 2482225 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC28704, UCC28740

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/695869/help-designing-smps-for-my-project

主题中讨论的其他器件:UCC28704UCC28740

您好!

我不熟悉开关模式电源设计、需要一些帮助、为我的微控制器项目设计我的第一个 SMPS。 微控制器是一款 Atmega 324p、将以5VDC 运行、并将控制两个以24VDC 运行的电磁阀。 我需要为阀门和微控制器设计电源。  因此、我想首先制作一个隔离型反激式 SMPS、使其从市电压变为24VDC、然后制作一个降压转换器、将24VDC 降至5VDC。

5V 电路的最大电流约为50mA、最小电流为1mA。

24V 电路的最大电流约为0.8A。 如果从24V 电源降压5V、则24V 电源轨上的最小电流将约为0.2mA。 否则、24V 上的最小电流为0A。

项目说明:  
SMPS 将连接到电源(主要为230V、50Hz、但如果 SMPS 可针对通用电压进行设置、则更可取)、并提供大部分时间(例如99%的时间)都处于睡眠模式的电路。 我们假设睡眠模式消耗的电流约为1mA @ 5V。 在此状态下、阀门将关闭。 微控制器剩余的1%时间将处于唤醒状态并控制两个电磁阀(一个10W、24VDC 阀和一个8W、24VDC 阀)。 首先、10W 阀将打开约5秒钟。 之后、8W 阀将运行约5秒钟。 有时、它们也可以同时运行几秒钟。

我尝试了 WEBENCH、发现许多简单电路可高效地从24VDC 降至5VDC、但当涉及230VAC 至24VDC 时、我找不到从0.8A 一直到0.2mA 的高效率解决方案。 还是根本不可能? 我是否必须在电路中添加更多元件、如 LED、以使电路在睡眠模式下消耗更多电流?

如果有人愿意帮助我、我将不胜感激。 谢谢你。

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    您好!

    感谢您关注 TI 的产品。

    您能否分享更详细的电源规格? 例如:
    1、24V 和5V 的精度要求是什么,我的意思是24V 和5V 的容差?
    2.如果需要24V 和5V 之间的电源序列, 我发现您首先更喜欢将交流电转换为24V,然后使用降压转换器实现5V 输出电压。
    3.您提到99%的系统处于睡眠模式的时间,是否有任何待机功耗要求?
    4.如果系统仅在两种模式下运行,您还提到了最大和最小负载? 加载阶跃为从最小值到最大值、反之亦然。 如果是,动态负载要求如何?
    效率要求如何? 交流至24V 和24V 至5V。
    6.是否对总尺寸、成本或某些特殊要求有任何疑问?

    在规格之后。 我们将向您提出解决方案。
    谢谢。
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    您好!

    感谢您的回答。 我会尽力回答您的问题。

    1:24V +/- 5%。 5V +/- 0.2V。

    2:此处无要求。 我刚刚认为、使用最少组件时、230V-24V-5V 将是最佳解决方案。 但是、如果它在其他方面更好、例如中间轨、则没有问题。

    3:无待机功耗要求。 "尽可能低"。

    4:我们有以下状态:
    a)微控制器处于睡眠模式、所有其他一切都关闭。
    b)微控制器唤醒且16x2 LCD 打开。
    c)微控制器唤醒且阀1打开。
    d)微控制器唤醒且阀1和阀2打开
    e)微控制器唤醒且阀2打开
    f) LCD 可在上述任何状态下打开、但状态 A 除外。
    进行了一些研究、LCD 的电流消耗将低于20mA。 为了增加一点裕度、5V 的额定输出电流应约为100mA。 24V 的额定输出电流应约为0.9A 或更高。

    5:这里没有具体要求、但我希望两个器件在整个负载范围内的效率都至少为80-90%、但如果不可能、那么我们只需找到最优解决方案。

    6:没有尺寸要求,但越小越好:)。 例如、两个并联隔离型反激式变压器(电源电压为24V、电源电压为5V)可能占用太多空间。 它将与用于微控制器的 PCB 和带 LCD 的 PCB 一起位于一个小型容器内。 在我们知道所有设备将占用多少空间之前、尚未设计容器。 至于成本、这只是整个系统的一小部分、因此如果电源比"正常"电源贵一点、成本就不是问题了。

    很抱歉、我知道要求有点含糊。 如果需要更具体一些、请返回给我。

    谢谢!

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    你好

    可以在反激式变压器上缠绕两个次级绕-您可以获得230V 至24V/5V 的电压。 绕组可以相互分离和隔离、也可以使用5V 绕组构成24V 绕组的一部分- 5V 时为5T、24V 时为5T+19T (通过这种布置可以获得更好的交叉调节)。

    TI 在 http://www.ti.com/ww/en/power-training/login.shtml 上提供了大量有用的 PSU 设计信息 、您可以查看有关反激式设计、磁性设计和控制的主题进行示例。 我们还在 http://www.ti.com/reference-designs/index.html 上提供了许多参考设计 

    反激式电路的性能对变压器设计的细节非常敏感-请查看 https://www.ti.com/seclit/ml/slup338/slup338.pdf  以了解大量有用信息。

    此致

    Colin

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    您好!

    您是否知道可同时提供24V 和5V 电压的参考设计、或者我可以查看的一些类似参考设计示例?

    您能否也向我指出正确的方向、以便选择符合我规格的控制器等? 谢谢。
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    您好!

    对于初级侧调节控制器,我建议不需要431和光耦合器的 UCC28704,5%的电压调节可满足24Vout 要求。 您可以在次级侧使用5V 直流/直流转换器以获得精确的5V 输出电压,您可以在 TI.com 上找到一些降压转换器

    对于次级侧调节控制器,我建议您使用 UCC28740。 正如 Colin 所建议的,您可以在变压器上缠绕两个输出。

    附加了一个参考设计、其中有1个输出可供您参考。

    谢谢

    e2e.ti.com/.../PMP30251_5F00_RevB.pdf

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    你好

    有关反激式变压器中的交叉稳压效应的一些有用信息、请参阅 www.ti.com/.../slup261.pdf 上的文章 -尤其是第9页和第12页。

    www.ti.com/.../slup204.pdf 也可能值得关注。

    此致
    Colin
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    你(们)好

    我在 WEBENCH 中打开了 UCC28704和 UCC28740、并注意到1mA 时的效率很差、占空比很低。 您确定这些控制器在如此低的电流下能够正常工作(并高效工作)吗?

    谢谢。

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    您好!

    通常,我们不会计算如此低的输出电流(1mA)时的效率。 但我称之为待机功耗,这就是我在之前的答复中询问您的待机功耗要求的原因。 仅成像,如果输出电流为0A,则转换器上仍有一些功率损耗。
    我们如何计算效率? 在轻负载条件下,控制器将进入极低的开关频率和较低的峰值电流模式,以降低功率损耗并实现目标输出调节。

    由于总功率损耗也很轻,因此在如此低的负载条件下,您无需担心效率性能不佳。
    谢谢。