本次設(shè)計(jì)的也是一款模塊電源，總功率在240W左右，所以功率密度也會(huì)相對(duì)大一點(diǎn)，所以叫“高功率密度”電源咯；準(zhǔn)備采用TI最新的UCC28056作為PFC控制器以及安森美的NCP1399作為LLC控制器，同步整流將采用熟悉的恩智浦TEA1995，這個(gè)比較好用。
輸入電壓：90-264Vac
輸出電壓：24Vac
輸出電流：10A
目標(biāo)效率：94%（高壓滿載）
相關(guān)保護(hù)：OCP、OVP、SCP
PCB尺寸：5*9.5cm（暫定）
先來欣賞一下前段時(shí)間設(shè)計(jì)的其他作品吧，后續(xù)這個(gè)項(xiàng)目也會(huì)做成該模樣的，敬請(qǐng)期待吧：
不大不小，可以說比你手中的手機(jī)還小，但是要厚。
圖中的打火機(jī)就是日常生活中使用的那種。
第一版PCB如下：
第二版PCB如下：
第一版樣機(jī)如下：
下面先給自己一個(gè)條條框框吧，不然都不知道要做多大了。
上圖這個(gè)是PCB尺寸：50*95MM;
高度初步設(shè)計(jì)是不超過30MM; 按這個(gè)參數(shù)計(jì)算下來，功率密度就差不多有那么高了。
初步規(guī)劃了一下PFC的原理圖，采用的主控是TI剛剛推出不久的UCC28056，還沒有調(diào)試過，不懂有沒有挑戰(zhàn)性。
大概布局就是這樣了，準(zhǔn)備采用雙面板設(shè)計(jì)。
經(jīng)過一整晚的戰(zhàn)斗，是戰(zhàn)斗到十二點(diǎn)多了，終于搞成這樣了；再有一個(gè)晚上就基本差不多可以收工了。
先簡單說明一下：PFC電感PQ2016，諧振電感PQ2016，主變壓器EFD30。
PCB基本畫好了，再優(yōu)化下，擺放下絲印就可以開始打樣了。
上下層的器件布局圖，插件方面比較緊湊，貼片方面還好。
第一版PCB基本是這樣了，已經(jīng)基本弄好了，準(zhǔn)備打樣了。
打樣的PCB回來了；有時(shí)間就開始焊接了。
該有的貼片元器件基本焊接好了，遺憾的是前段時(shí)間買的1399找不著了，還得重新購買了……
插件方面也正在備貨中……等待……
有貨的插件也基本焊接好了；剩下PFC電感和諧振電感以及變壓器得周末有時(shí)間才能繞制了；插件方面的用料和前段時(shí)間設(shè)計(jì)的基本一樣的。
開始折騰PFC電感和諧振電感了；都采用PQ2016的骨架和磁芯，但是骨架要做一些處理。
如上圖所示，直接將針腳部分切掉，這樣才安裝的下；然后直接飛線到PCB上，打膠固定。
由于都采用PQ2016，所以繞制起來也方便多了；初步PFC電感采用0.1*30P繞制42T；諧振電感采用0.1*60P繞制28T。
暫時(shí)設(shè)計(jì)PFC電感量240UH，根據(jù)實(shí)際調(diào)試再做優(yōu)化；LLC諧振電感暫時(shí)為115UH，也根據(jù)實(shí)際調(diào)試再優(yōu)化。
板子基本焊接好了，先調(diào)試了一下PFC；直接上電沒有炸雞，帶了個(gè)小載40W左右，這是輸入115Vac情況下測試PF值0.992；230Vac高壓輸入情況下，40W左右其PF值也達(dá)到了0.9以上。
成品秀一下，請(qǐng)大家欣賞……
忘記拍高清照片了，就將就看吧；這個(gè)PFC IC待機(jī)時(shí)基本工作在burst mode，所以其待機(jī)功耗比較低。期待后續(xù)更多的測試吧。
今天又折騰了半天，輸出基本上正常了，當(dāng)中也遇到了一些小問題；首先是變壓器設(shè)計(jì)的不太合理，VCC繞組電壓太高，會(huì)出發(fā)1399過壓保護(hù)；還有就是空載時(shí)1399的頻率會(huì)自動(dòng)跑高，然后我們繼續(xù)優(yōu)化。
這個(gè)是今天調(diào)試時(shí)，隨手拍的一張照片；黃色是下半橋驅(qū)動(dòng)波形，藍(lán)色是VCC電壓，綠色是諧振電容電壓波形；由于1399的VCC最大是20V，所以明顯是觸發(fā)過壓保護(hù)了。
就昨天VCC的問題，又重新繞制了變壓器（EFD30）
搞了半天把變壓器繞好；上機(jī)測試，發(fā)現(xiàn)還是不太對(duì)勁；只能抽時(shí)間再繼續(xù)折騰了
先來秀一下調(diào)試現(xiàn)場吧，有點(diǎn)凌亂，設(shè)備也有點(diǎn)簡陋，就將就看看吧……
先來看看目前的板子情況，諧振電感和諧振電容還沒有最終確定，所以掛在上面；輸出部分先采用了肖特基作為整流，同步整流還沒有上；同時(shí)輸出的共模電感有拆除，上周就是由于共模電感短路（繞制時(shí)漆包線掉漆了）導(dǎo)致調(diào)了好久。
這是在輸入230VAC情況下輸出24V2.5A；
PF=0.979
效率：60.21/68.4=88.03%（長線接入電子負(fù)載，肖特基整流）
下圖是此時(shí)的波形；
其中：
黃色：半橋下管VGS波形；
紫色：諧振電容電流波形；
綠色：諧振電容電壓波形。
這是在輸入230VAC情況下輸出24V5A；
PF=0.991
效率：120/132=90.91%（長線接入電子負(fù)載，肖特基整流）
下圖是此時(shí)的波形；
其中：
黃色：半橋下管VGS波形；
紫色：諧振電容電流波形；
綠色：諧振電容電壓波形。
這是在輸入230VAC情況下輸出24V7.5A；
PF=0.99
效率：179.46/197.6=90.81%（長線接入電子負(fù)載，肖特基整流）
下圖是此時(shí)的波形；
其中：
黃色：半橋下管VGS波形；
紫色：諧振電容電流波形；
綠色：諧振電容電壓波形。
這是在輸入230VAC情況下輸出24V9A；
PF=0.993
效率：214.97/236.9=90.74%（長線接入電子負(fù)載，肖特基整流）
由于還沒有優(yōu)化，目前加載帶9A多點(diǎn)就開始剎車了（OCP），所以只能測試到9A了；
后續(xù)優(yōu)化下OCP就可以10A輸出了。
下圖是此時(shí)的波形；
其中：
黃色：半橋下管VGS波形；
紫色：諧振電容電流波形；
綠色：諧振電容電壓波形。
從上述目前波形來看，諧振變換器并不是工作在最佳狀態(tài)，其實(shí)大家都知道，滿載時(shí)開關(guān)頻率f=最大諧振頻率fr時(shí)是最佳的，那時(shí)的電壓電流波形都是很純正的正弦波，這時(shí)的效率也是最高的；目前工作在f>fr，其T（開關(guān)周期）<Tr（諧振周期），所以導(dǎo)致諧振電流呈現(xiàn)現(xiàn)在的波形。
面對(duì)目前的狀況，可以從如下幾個(gè)方面改善：
1.降低輸入電壓（PFC輸出電壓）；
2.將負(fù)載繼續(xù)加大；
3.改變Cr和Lr；
4.改變變壓器匝比。
有經(jīng)驗(yàn)的工程師其實(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，修改變壓器是最直接有效的方法。
周末又折騰了一下電源；現(xiàn)在看到的PFC的測試波形；輸入115Vac情況下帶載2.5A時(shí)的波形，其中黃色-驅(qū)動(dòng)波形，紫色-電流波形，綠色-電壓波形；此時(shí)測的其PF=0.994(采用GPM-8212功率計(jì)，輸入端為1KW隔離調(diào)壓器供電)
輸入115Vac情況下帶載5A時(shí)的波形，其中黃色-驅(qū)動(dòng)波形，紫色-電流波形，綠色-電壓波形；此時(shí)測的其PF=0.990(采用GPM-8212功率計(jì)，輸入端為1KW隔離調(diào)壓器供電)
輸入115Vac情況下帶載7.5A時(shí)的波形，其中黃色-驅(qū)動(dòng)波形，紫色-電流波形，綠色-電壓波形；此時(shí)測的其PF=0.993(采用GPM-8212功率計(jì)，輸入端為1KW隔離調(diào)壓器供電)
輸入115Vac情況下帶載10A時(shí)的波形，其中黃色-驅(qū)動(dòng)波形，紫色-電流波形，綠色-電壓波形；此時(shí)測的其PF=0.994(采用GPM-8212功率計(jì)，輸入端為1KW隔離調(diào)壓器供電)
看完了115V輸入情況，接下來再看看230V的情況：
輸入230Vac情況下帶載2.5A時(shí)的波形，其中黃色-驅(qū)動(dòng)波形，紫色-電流波形，綠色-電壓波形；此時(shí)測的其PF=0.976(采用GPM-8212功率計(jì)，輸入端為1KW隔離調(diào)壓器供電)
輸入230Vac情況下帶載5A時(shí)的波形，其中黃色-驅(qū)動(dòng)波形，紫色-電流波形，綠色-電壓波形；此時(shí)測的其PF=0.991(采用GPM-8212功率計(jì)，輸入端為1KW隔離調(diào)壓器供電)
輸入230Vac情況下帶載7.5A時(shí)的波形，其中黃色-驅(qū)動(dòng)波形，紫色-電流波形，綠色-電壓波形；此時(shí)測的其PF=0.994(采用GPM-8212功率計(jì)，輸入端為1KW隔離調(diào)壓器供電)
輸入230Vac情況下帶載10A時(shí)的波形，其中黃色-驅(qū)動(dòng)波形，紫色-電流波形，綠色-電壓波形；此時(shí)測的其PF=0.992(采用GPM-8212功率計(jì)，輸入端為1KW隔離調(diào)壓器供電)
繼續(xù)折騰了一下這個(gè)電源；重新擼了一個(gè)變壓器，所以諧振波形方面有所改善；效率方面也有一點(diǎn)點(diǎn)的提示。上面拍攝的是230Vac輸入，輸出滿載的情況；可以看到其諧振波形基本正弦化；其效率為：240/255.8*100%=93.82%
其中：黃色-半橋下管驅(qū)動(dòng)波形；紫色-諧振電容電流波形；綠色-諧振電容電流波形。
235Vac輸入的情況下，帶滿載后，調(diào)壓器顯示224Vac；此時(shí)看到的是對(duì)高壓PFC的測試，此時(shí)的PF=0.992；
上圖是PFC測試時(shí)的接線方式；
上圖是調(diào)機(jī)時(shí)隨便拍的，某寶買的高壓電容放電筆用著還不錯(cuò)，工程師的必備武器，麻麻再也不用擔(dān)心被電了。
下圖是示波器的截圖；（其中黃色-MOS驅(qū)動(dòng)波形；綠色-輸入電壓波形；紫色-輸入電流波形）
下面將進(jìn)行該電源的平均效率測試：
輸入235Vac，輸入24V2.5A時(shí)的效率：
60.17/66.5*100%=90.48%
下圖中：黃色-下管VGS波形；綠色-諧振電容電壓波形；紫色-諧振電容電流波形。
輸入235Vac，輸入24V5A時(shí)的效率：120.21/129.2*100%=93.04%
下圖中：黃色-下管VGS波形；綠色-諧振電容電壓波形；紫色-諧振電容電流波形。
輸入235Vac，輸入24V7.5A時(shí)的效率：180.17/191.1*100%=94.28%
下圖中：黃色-下管VGS波形；綠色-諧振電容電壓波形；紫色-諧振電容電流波形。
輸入235Vac，輸入24V10A時(shí)的效率：240/254.3*100%=94.37%
下圖中：黃色-下管VGS波形；綠色-諧振電容電壓波形；紫色-諧振電容電流波形。
60.17/66.5*100%=90.48%
120.21/129.2*100%=93.04%
180.17/191.1*100%=94.28%
240.00/254.3*100%=94.37%
其平均效率為：93.04%
該模塊電源的第一版到此也接近尾聲了，PCB上有一些改動(dòng)，最近會(huì)再打樣一版；相關(guān)測試視頻也在剪輯中了，稍后也上傳上來，大家敬請(qǐng)期待吧
第二板的PCB已經(jīng)發(fā)去打樣了，其改動(dòng)不大，優(yōu)化了一些細(xì)節(jié)；
下面是最終原理圖，需要的可以看看。
第二版的PCB打樣已經(jīng)回來了；如時(shí)間允許的話，還可以調(diào)調(diào)哈；
由于時(shí)間關(guān)系，第二版可能暫時(shí)是調(diào)試不了；其實(shí)第二版也沒有啥的大改動(dòng)，只是稍微改動(dòng)了一下下。