12V 5A SMPS flyback with uc3842-uc3844 pwm controller in the range of 85VAC - 265VAC.

SYTD-001 - SMPS Flyback 12V 60W Design https://blog.synacle.com.tr

Synacle Design

SYTD-001, fabrika otomasyonu ve makine

kontrolü gibi endüstriyel ve enstrümantasyon

sistemlerinde ve LED monitörlerin güç

beslemelerinde kullanılmak üzere tasarlanmış

60 W, endüstriyel bir AC-DC güç kaynağıdır.

Bu referans tasarımı, gerekli tüm korumalar

yerleşik olarak, voltaj için optokupllu geri

besleme ve sabit akım regülasyonu için birincil

taraf regülasyonu UC3843 PWM entegresi

kullanılarak Birincil taraftan switch mod olarak

tasarlanmıştır. Kesintili mod (DCM) mod

çalışma prensibi ile ayarlanmıştır.

Tanıtım

Bu makalede açıklanan tanıtım süreci için

temel Off-line Flyback tasarımı ele alınmıştır.

Genel yapı olarak MOSFET ve PWM entegresi

kullanılarak Transformatörün tasarımı ve çıkış

filtresinin tasarımı ile geri bildirim döngüsünü

kapatmayı içeren SMPS Flyback dönüştürücü

için adım adım tasarım prosedürü sağlar.

Burada açıklanan tasarım prosedürü çeşitli

uygulamalarda kullanılabilecek kadar geneldir.

Tasarım Özellikleri

• Universal giriş gerilimi aralığı 85V ila 265V

AC geniş çalışma giriş aralığı.

• Tüm Aralıkta tam güç dağıtımı 60W’ a kadar

• 12V 5A Monitör güç beslemelerinden, amfi

ses sistemlerinin giriş gerilimleri ve birçok

cihazın besleme geriliminde kullanım.

• Genel DCM mod için Duty Cycle ve

Transformatör tasarımı

Synacle Tech 12V 60W SMPS Flyback Design Sayfa 1

Copyright © 2016, Synacle Technology - https://blog.synacle.com.tr

SYTD-001 - SMPS Flyback 12V 60W Design https://blog.synacle.com.tr

1. Anahtar Sistem Özellikleri

Tablo 1. - Anahtar Sistem Özellikleri

2. Sistem Teorisi

Bu referans tasarım, 85 ila 230 V AC arasında geniş bir AC giriş aralığı üzerinde 60 W sürekli güç sağlar.

Tasarım, 12 V ve 5 A sağlamak için UC3842 PWM denetleyicisi kullanılarak uygulanan geri dönüş güç

aşamasına sahiptir. Tasarım hassas akım sınırına sahiptir ve tüm arıza koşullarında gücü ≤ 60 W ile sınırlar.

Ek olarak, giriş düşük voltaj koruması ve çıkış kısa devre korumasını içeren çeşitli korumalar bu tasarıma

gömülüdür

PARAMETRE SEMBOL TEST KOŞULU MIN ORT MAKS BİRİM

Giriş Koşulları

Giriş Voltajı VINAC 85 115/230 265 VAC

Şebeke Frekansı fLINE 47 50 60 Hz

Yük Gücü Yok PNL VINAC = 230 V

IOUT = 0 A

0.17 W

Çıkış Koşulları

Çıkış Voltajı VOUT 11 12 14 VDC

Çıkış Akımı IOUT 5 5.4 A

Hat Düzenlemesi 0.3 %

Çıkış Voltaj

Dalgalanması

VRIPPLE 20 50 mV

Çıkış Gücü POUT

Synacle Tech 12V 60W SMPS Flyback Design Sayfa 2

Copyright © 2016, Synacle Technology - https://blog.synacle.com.tr

SYTD-001 - SMPS Flyback 12V 60W Design https://blog.synacle.com.tr

Adım Adım Tasarım Prosedürü

Synacle Tech 12V 60W SMPS Flyback Design Sayfa 3

Copyright © 2016, Synacle Technology - https://blog.synacle.com.tr

1. Sistem Spesifikasyonunu Belirleyin

( Vline min , VlineMax, fL , Po , Eff )

2. DC hat kapasitörü (Cdc) ve DC hat Voltaj aralığını Belirleyin

3. Maksimum Duty Cycle (DMAX) Değerini belirleyin.

4. Trafo birinci sargı induktans (Lm) değerini belirleyin.

5. Giriş gücünü ve giriş Peak akımını ve Sekonder Sargı akımını belirleyin.

(IDSPEAK) (Isecrms) ve RSENSE direnci

6. Uygun çekirdeği ve minimum birincil dönüşleri ayarlayın

7. Her çıkış için dönüş sayısını belirleyin.

8. Her sargı için tel çapını belirleyin

9. Her çıktı için uygun doğrultucu diyotunu seçin

SYTD-001 - SMPS Flyback 12V 60W Design https://blog.synacle.com.tr

Synacle Tech 12V 60W SMPS Flyback Design Sayfa 4

Copyright © 2016, Synacle Technology - https://blog.synacle.com.tr

10. Çıkış kapasitörünü belirleyin

11. RCD snubber'ı tasarlayın

12. Geri bildirim döngüsü tasarımı

Tasarımı bitir.

SYTD-001 - SMPS Flyback 12V 60W Design https://blog.synacle.com.tr

1. Sistem Spesifikasyonunu Belirleyin

- Hat Voltaj Aralığı ( VlineMin and VlineMax )

- Hat Frekansı ( fL )

- Maksimum çıkış gücü ( Po )

- Tahmini verimlilik (EFF). Maksimum giriş gücünü hesaplamak için güç dönüşüm verimliliğini

tahmin etmek gerekir. Referans verisi mevcut değilse, düşük voltaj çıkış uygulamaları için Eff =

0,7~0,75 ve yüksek voltaj çıkış uygulamaları için Eff = 0,8~0,85 olarak ayarlayın.

Tahmini verimlilikle, maksimum giriş gücü şu şekilde verilir:

( 1 )

Çoklu çıkış SMPS'leri için, her çıkış için yük işgal faktörü şu şekilde tanımlanır:

( 2 )

Burada Po(n), n-inci çıkış için maksimum çıkış gücüdür. Tek çıkışlı SMPS için KL(1)=1.

2. DC hat kapasitörü (Cdc) ve DC Hat voltaj aralığını belirleyin

DC bağlantı kapasitörünü, evrensel giriş aralığı (85-265Vrms) için giriş gücü watt başına 2-3μF ve

Avrupa giriş aralığı (195V- 265Vrms) için giriş gücü watt başına 1μF olarak seçmek tipiktir. DC

bağlantı kapasitörü seçildiğinde, minimum bağlantı voltajı şu şekilde elde edilir:

( 3 )

Burada Dch, tipik olarak yaklaşık 0,2 olan şekil 1'de gösterildiği gibi tanımlanan DC bağlantı

kapasitörü şarj görev oranıdır ve Pin, Vlinemin ve fL adım-1'de belirtilmiştir.

Maksimum DC bağlantı voltajı şu şekilde verilir

( 4 )

Burada Vlinemax Adım-1 de belirlenir.

Pin = Po

Ef f

Kl(n) = Po(n)

Po

VDCmin = 2.(Vlinemin)2 − Pin . (1 − Dch)

CDC . fL

VDCma x = 2 . Vlinema x

Synacle Tech 12V 60W SMPS Flyback Design Sayfa 5

Copyright © 2016, Synacle Technology - https://blog.synacle.com.tr

SYTD-001 - SMPS Flyback 12V 60W Design https://blog.synacle.com.tr

Şekil - 1 DC Bağlantı Gerilim Dalga Formu

3. Maksimum Duty Cycle (DMAX) Değerini belirleyin.

Dmax değerini belirlemek için aşağıdaki formülden yararlanılır.

( 5 )

Vro yansıyan gerilim 50V - 100V aralığında seçilebilir. Fakat aşağıdaki formül ile hesaplamak

mümkündür.

Vf : Çıkış diyotu üzerindeki voltaj düşümü

Vo : Çıkış gerilimi.

( 6 )

( 7 )

Dmax = Vro

Vro + VDCmin

Vro = n . (Vo + Vf )

VDCnom = VDCma x + Vro

Synacle Tech 12V 60W SMPS Flyback Design Sayfa 6

Copyright © 2016, Synacle Technology - https://blog.synacle.com.tr

SYTD-001 - SMPS Flyback 12V 60W Design https://blog.synacle.com.tr

4. Trafo birinci sargı induktans (Lm) değerini belirleyin.

Yük durumu ve giriş voltajı değiştikçe işlem CCM ve DCM arasında değişir. Her iki çalışma modu

için de, transformatörün birincil tarafının (Lm) endüktansını tasarlamada en kötü durum tam yük ve

minimum giriş voltajı koşuludur. Bu nedenle, Lm bu durumda elde edilir.

( 8 )

KRF, şekil 2'da gösterildiği gibi tanımlanan tam

yük ve minimum giriş voltajı koşulundaki

dalgalanma faktörüdür. DCM işlemi için KRF = 1

ve CCM işlemi için KRF < 1. Dalgalanma faktörü,

transformatör boyutu ve MOSFET akımının RMS

değeri ile yakından ilişkilidir. MOSFET'deki iletim

kaybı dalgalanma faktörünü azaltarak azaltılabilse

de, çok küçük bir dalgalanma faktörü

transformatör boyutunda bir artışa zorlar. Flyback

dönüştürücüyü CCM'de çalışacak şekilde

tasarlarken, evrensel giriş aralığı için KRF =

0,25-0,5 ve Avrupa giriş aralığı için KRF =

0,4-0,8'i ayarlamak mantıklıdır. Lm belirlendikten

sonra, normal çalışmada MOSFET'in maksimum

tepe akımı ve RMS akımı şu şekilde elde edilir:

5. Giriş gücünü ve giriş Peak akımını ve Sekonder Sargı akımını belirleyin.

(IDSPEAK) (Isecrms) ve RSENSE direnci

( 9 )

( 10 )

Lm = (Vdcmin . Dmax)2

2.Pin . fs . KRF

Idspeak = IEDC + ΔI

2

Idsr ms = [3.(IEDC)2 + ( ΔI

2 )2] . Dmax

3

Synacle Tech 12V 60W SMPS Flyback Design Sayfa 7

Copyright © 2016, Synacle Technology - https://blog.synacle.com.tr

Şekil - 2 Mosfet Akımı dalgalanma Faktörü KRF

SYTD-001 - SMPS Flyback 12V 60W Design https://blog.synacle.com.tr

Nerede ( 11 )

Ve ( 12 )

Bu hesaplamalar sonrasında artık Primary sargı Peak akımları ve RMS ortalama değerlerini

bildiğimize göre Sekonder sargı, akımını hesaplayabiliriz.

( 13 )

Bir önceki adımda IDSPeak hesaplamasının formülü verilmiş olup biz tasarımımızda UC384x serisi bir

PWM kontrolcüsü tercih ettiğimizden sens direnci hesaplaması şu şekilde olacaktır.

Birincil taraf akım algılama pimi. Akım algılama direncine bağlayın.

PWM bu sinyali OUTPUT anahtarının iletimini sonlandırmak için kullanır.

Bu pine bir voltaj rampası uygulanarak cihaz voltaj modu kontrol yapılandırmasıyla çalıştırılabilir.

( 14 )

Nerede IdsPeak ( 9 )

6. Uygun çekirdeği ve minimum birincil dönüşleri ayarlayın

Öncelikli olarak tasarım için (n) dönüş oranı değerinin hesaplanması gerekmektedir, n değerini (6)

da Vro değerini belirlerken seçmiş oluyoruz.

( 15 )

Vo çıkış Voltajı

Vf Diyot üzerindeki voltaj düşümü

IEDC = Pin

VDCmin . Dmax

ΔI = VDCmin . Dmax

Lm . fs

Isecr ms = Idsr ms . 1 − Dmax

Dmax

. Vro . KL

(Vo + VF)

RSENSE = 1

Idspeak

n = Np

Ns

= Vro

Vo + Vf

Synacle Tech 12V 60W SMPS Flyback Design Sayfa 8

Copyright © 2016, Synacle Technology - https://blog.synacle.com.tr

SYTD-001 - SMPS Flyback 12V 60W Design https://blog.synacle.com.tr

( 16 )

Bsat = Bsat tesla'daki doygunluk akı yoğunluğudur. Sıcaklık yükseldikçe doygunluk akı yoğunluğu

(Bsat) azaldığından, yüksek sıcaklık özellikleri dikkate alınmalıdır. Referans verisi yoksa,

Bsat =0.3~0.35 T kullanın.

7. Her çıkış için dönüş sayısını belirleyin.

Npmin değerini belirledikten sonra aşağıdaki formül ile n-inci değeri kadar yani (n) kaç adet çıkışımız

olduğuna göre hesaplanır.

Ns = Sekonder Sargı hesabı

(turn) ( 17 )

(trun) ( 18 )

Na Aux yardımcı sargı formülü aşağıdaki gibidir.

(turn) ( 19 )

Nerede Vcc bu PWM kontrol entegresinin besleme voltajıdır.

8. Her sargı için tel çapını belirleyin

Tel kalınlıklarını belirlerken J = 3A < or < 8A aralığında bir değer seçilebilir, J = 3 seçilirse daha

soğuk bir trafo çalışma aralığı fakat daha kalın tel kullanımı olur, J = 8 seçilir ise daha ince bir tel

fakat daha sıcak bir trafo olacağından soğutma gerekli olabilir, biz J = 5A seçebiliriz.

5A = 1mm2 den aşağıdaki gibi oran orantı ile

Idspeak = Xmm2

( 20 )

Npmin = Lm . Idspeak

Bsat . Ae

x106

Ns = Np

n

Ns(n) = Vo(n) + Vf (n)

Vo1 + Vf 1

. Ns1

Na = Vcc + Vfa

Vo1 + Vf 1

. Ns1

X = Idspeak

5A

Synacle Tech 12V 60W SMPS Flyback Design Sayfa 9

Copyright © 2016, Synacle Technology - https://blog.synacle.com.tr

SYTD-001 - SMPS Flyback 12V 60W Design https://blog.synacle.com.tr

Telin kesit alanı (Xmm2) değeri bulunduktan sonra aşağıdaki formül ile tel kalınlığı hesaplanabilir.

( 21 )

( 22 )

Bu formül ile Np, Ns(n) ve Na aynı şekilde hesaplanabilir.

9. Her çıktı için uygun doğrultucu diyotunu seçin

N-inci çıkışın doğrultucu diyotunun (DR(n)) maksimum ters voltajı ve RMS akımı şu şekilde elde

edilir:

( 23 )

( 24 )

Ileri gerilim. Doğrultucu diyotu için tipik voltaj ve akım marjları aşağıdaki gibidir.

( 25 )

( 26 )

Nerede KL, VDCmax, Vro, Idsrms sırasıyla (2),(4),(6) ve (10) denklemlerinde belirtilmiştir.

10. Çıkış kapasitörünü belirleyin

( 27 ) Kapasitans en azından bu değere eşit veya daha yüksek

olmalıdır

Nerede Dmax ( 5 ) nolu denklemde verilmiştir. Ioutmax ( 28 ) nolu denklemde verilmiştir.

( 28 )

Xm m2 = π . r2

r2 = Xm m2

π ϕ = r.2

VD = Vo + VDCma x . (Vo + Vf )

Vro

IDr ms = Idsr ms . 1 − Dmax

Dmax

. Vro . KL

(Vo + Vf )

VRRM > 1,3.VD

IF > 1,5.IDr ms

Cout = Ioutma x . Dmax

fs . Voripple

Ioutma x = Po

Vo

Synacle Tech 12V 60W SMPS Flyback Design Sayfa 10

Copyright © 2016, Synacle Technology - https://blog.synacle.com.tr

SYTD-001 - SMPS Flyback 12V 60W Design https://blog.synacle.com.tr

( 29 )

11. RCD snubber'ı tasarlayın

Güç MOSFET'i kapatıldığında, transformatör kaçağı indüktansı nedeniyle drenajda yüksek voltaj

artışı vardır. MOSFET'teki bu aşırı voltaj, Mosfet arızasına sebep olabilir. Bu nedenle, voltajı

sıkıştırmak için ek bir ağ kullanmak gerekir. Snubber ağının analizinde, snubber kapasitörünün bir

anahtarlama döngüsü sırasında voltajının önemli ölçüde değişmeyecek kadar büyük olduğu

varsayılmaktadır. Snubber devresini tasarlamanın ilk adımı, minimum giriş voltajı ve tam yük

koşulunda (Vsn) sönümleyici kapasitör voltajını belirlemektir. Vsn belirlendikten sonra, minimum

giriş voltajı ve tam yük koşulunda snubber ağında dağılan güç şu şekilde elde edilir:

( 30 )

LIK = Kaçak endüktans değeridir, iyi sarılmış bir trafoda Lm değerinin %1’ i kadar aksi takdirde

%2-3’ ü kadar alınır.

Vsn değeri Vro değerinin yaklaşık 2-2.5 katı kadar alınır.

( 31 )

∆Vsn değeri Vsn değerinin %5 i le %10 u değerinde alınabilir.

( 32 )

( 33 )

( 34 )

( 35 )

Voripple ≈ 100 − 150mV

Icapr ms = Isecr ms2 − Iout2

Psn = 1

2 . fs . LIK . (Idspeak)2 . Vsn

Vsn − Vro

Rsn = (Vsn)2

Psn

Csn = Vsn1

ΔVsn . Rsn . fs

Ids2 = 2.Pin

fs . Lm

Vsn2 =

Vro + (Vro)2 + 2Rsn . LIK . fs . (Ids2)2

2

Vdsma x = VDCma x + Vsn2

Synacle Tech 12V 60W SMPS Flyback Design Sayfa 11

Copyright © 2016, Synacle Technology - https://blog.synacle.com.tr

SYTD-001 - SMPS Flyback 12V 60W Design https://blog.synacle.com.tr

12. Geri bildirim döngüsü tasarımı

TL431 ile feedback döngüsü için aşağıdaki şekilde hesaplama yapılabilir. TL431’ in referans pinine

0.25A güç çekecek şekilde ayarlama yapabilmek için öncelikle, aşağıdaki denklem kullanılabilir.

( 36 )

( 37 )

Buradan şu şekilde hesap yapabiliriz. Formülü yeniden düzenlersek.

( 38 )

Burada bilinmeyen olarak aşağıdaki formülden.

( 39 )

( 39 ) nolu denklemden yola çıkarak

( 40 )

Elde edilir.

Ve R2 yi bulmak için artık. Denklemleri birleştirip yerine koyarsak. ( 36 ) ve ( 40 ) tan.

( 41 )

Bu şekilde R1 ve R2 direnç değerlerini tespit etmiş olduk.

TL431'in geri besleme döngüsünde kutup (fp) ve sıfır (fz) frekanslarını hesaplamak, SMPS

sisteminde kararlılığı ve dinamik yanıtı sağlamak için önemlidir. Zero (fz) frekansı, genellikle

anahtarlama frekansının 1/10'u olarak ayarlanır.

( 42 )

Kutup frekansı (fp ) ise genellikle anahtarlama frekansından 1/3 veya daha yüksek olmalıdır.

(R1 + R2) = Vo

0.25

Vout ≈ Vref . (1 + R1

R2

)

R1

R2

= Vout

Vref

− 1

x = Vout

Vref

− 1

R1 = x . R2

x . R2 + R2 = Vo

0.25

fz = 1

2.π . Rcomp . Ccomp

Synacle Tech 12V 60W SMPS Flyback Design Sayfa 12

Copyright © 2016, Synacle Technology - https://blog.synacle.com.tr

SYTD-001 - SMPS Flyback 12V 60W Design https://blog.synacle.com.tr

( 43 )

Tasarım şeması aşağıdaki gibidir.

Rled direncinin hesaplanması aşağıdaki denklem ile yapılabilir. 10-20mA arası bir akım optocoupler’

in iletime geçmesi için yeterli olacaktır. 1.2V optocoupler ledin iletime geçmesi için gerekli olan

Voltaj.

( 44 )

Rbias direnci en az 1mA akıtıcak şekilde ayarlanmalı, biz bias akımını 2.5mA olarak ayarlayacağız.

( 45 )

fp = 1

2.π . Rcomp . Cpar

Rled = Vo − 1.2

0.02

Rbias = Vo

0.0025

Synacle Tech 12V 60W SMPS Flyback Design Sayfa 13

Copyright © 2016, Synacle Technology - https://blog.synacle.com.tr

SYTD-001 - SMPS Flyback 12V 60W Design https://blog.synacle.com.tr

Tasarım Hesaplamalarına Başlangıç

1. Adım - Sistem Spesifikasyonunu Belirleyin

Hat Voltajı

Vline = 85V < 110/230V < 265V

Hat Frekansı

fL = 50Hz

Maximum güç

Po = 60W

Verimlilik

Eff = %85

2. Adım - DC hat kapasitörü (Cdc) ve DC Hat voltaj aralığını belirleyin

3. Adım - Maksimum Duty Cycle (DMAX) Değerini belirleyin.

Pin = 60W

0.85 = 70.59W

Kl = 1

CDC = 60W ⋅ 2u = 120μF

VDCmin = 2 ⋅ (85V )2 ⋅ 70.59 ⋅ (1 − 02)

120 ⋅ 50 = 71V

VDCma x = 2 ⋅ 265V = 375V

Vro = 5 ⋅ (12V + 1V ) = 65V

Dmax = 65V

65V + 71V = 0.478

VDCnom = 375V + 65V = 440V

Synacle Tech 12V 60W SMPS Flyback Design Sayfa 14

Copyright © 2016, Synacle Technology - https://blog.synacle.com.tr

SYTD-001 - SMPS Flyback 12V 60W Design https://blog.synacle.com.tr

4. Adım - Trafo birinci sargı induktans (Lm) değerini belirleyin.

5. Adım - Giriş gücünü ve giriş Peak akımını ve Sekonder Sargı akımını

belirleyin. (IDSPEAK) (Isecrms) ve RSENSE direnci

6. Adım - Uygun çekirdeği ve minimum birincil dönüşleri ayarlayın

7. Adım - Her çıkış için dönüş sayısını belirleyin.

Lm = 91V ⋅ 0.478

2 ⋅ 70.59W ⋅ 100000 = 82μH

IEDC = 70.59W

71V ⋅ 0.478 = 2.08A

ΔI = 71V ⋅ 0.478

(82u H ⋅ 10−6) ⋅ (100 ⋅ 103) = 4.15A

IdsPeak = 2.08 ⋅ 4.15A

2 = 4.16A

Idsr ms = [3 ⋅ (2.08)2 + ( 4.15A

2 )2] ⋅ 0.478

3 = 1.66A

Isecr ms = 1.66A ⋅ 1 − 0.478

0.478 ⋅ 65V

12V + 1V = 8.67A

Rsense = 1V

4.16A = 0.24Ω

n = 65V

12V + 1V = 5 (T ur n)

Npmin = 82μH ⋅ 4.16A

0.2T ⋅ 118.9Ae = 14.34 ≈ 15 (T ur n)

Ns = 15

5 = 3 (T ur n) Na = 18V + 1V

12V + 1V ⋅ 3 = 5 (T ur n)

Synacle Tech 12V 60W SMPS Flyback Design Sayfa 15

Copyright © 2016, Synacle Technology - https://blog.synacle.com.tr

SYTD-001 - SMPS Flyback 12V 60W Design https://blog.synacle.com.tr

8. Adım - Her sargı için tel çapını belirleyin.

Npm m2 = 1.66A

5A = 0.332m m2

Npr2 = 0.332

π = 0.325m m

Npϕ = 0.65m m

Np = 15(T ur n) ϕ = 0.65m m

Nsm m2 = 8.67A

5A = 1.734m m2

Nsr2 = 1.734

π = 0.742m m

Nsϕ = 1.5m m

Ns = 3(T ur n) ϕ = 1.5m m

Nam m2 = 0.1A

5A = 0.02m m2

Nar2 = 0.02

π = 0.08m m

Naϕ = 0.2m m

Na = 5(T ur n) ϕ = 0.2m m

Synacle Tech 12V 60W SMPS Flyback Design Sayfa 16

Copyright © 2016, Synacle Technology - https://blog.synacle.com.tr

SYTD-001 - SMPS Flyback 12V 60W Design https://blog.synacle.com.tr

9. Adım - Her çıktı için uygun doğrultucu diyotunu seçin

10. Adım - Çıkış kapasitörünü belirleyin

220μF x 2 adet ESR yi düşürmek için paralel bağlanacak.

11. Adım - RCD snubber'ı tasarlayın.

12. Adım - Geri bildirim döngüsü tasarımı.

vD = 12V + 375V ⋅ (12V + 1V )

65V = 87V

IDr ms = 1.66A ⋅ 1 − 0.478

0.478 ⋅ 65V

12V + 1V = 8.62A

VRRM = 1.3 ⋅ 87V = 113.1V

IF = 1.5 ⋅ 8.62A = 12.93A

Cout = 5A ⋅ 0.478

100k Hz ⋅ 120mV = 220μF

Psn = 1

2 ⋅ (100) ⋅ (82 ⋅ 0.01) ⋅ (4.16A)2 ⋅ 162.5V

162.5V − 65V = 1.19W

Rsn = (162.5V )2

1.19W = 22.2k Ω

Csn = 162.5V

16.25 ⋅ 22.2 ⋅ 100 = 4.50nF

R1 + R2 = 12

0.25 = 48k Ω

x = 12

2.495 − 1 = 3.81

R1 = 3.81 ⋅ R2

Synacle Tech 12V 60W SMPS Flyback Design Sayfa 17

Copyright © 2016, Synacle Technology - https://blog.synacle.com.tr

SYTD-001 - SMPS Flyback 12V 60W Design https://blog.synacle.com.tr

# MOSFET Gate Şarjı #

Mosfet için 162.5V + 375V = 537V gerilime dayanan ve Idsrms akımı 4.16A e dayanan bir mosfet

seçeceğiz. FQP7N60C veya FQP6N60C tercih edeceğiz.

FQP7N60C = ID 7.4A , VDSS 600V , RDS(on) 1.0Ω , CİSS 1.1nF , @VDS 25V , VGS 0V , f=1.0MHz

T = R.C R=Gate direnci, C = Ciss

∆t1 = 10.45ns

3.81 ⋅ R2 + R2 = 48

R2 = 48

4.81 = 9.98k Ω

R1 = 3.81 ⋅ 9.98 = 38k Ω

f z = 100k Hz ⋅ 1

10 = 10k Hz

Rcomp = 16k Ω

Ccomp = 1

2 ⋅ π ⋅ 16000 ⋅ 10000 = 1nF

Cpar = 1

2 ⋅ π ⋅ 16000 ⋅ 133000 = 82pf

RLED = 12V − 2.5V − 1.2

0.025 = 332Ω

Rbias = 12

0.0025 = 4800Ω ≈ 4.7k Ω

= 22 ⋅ 1.1 = 24,1ns

VGS(ort) = 6.5

2 = 3.25 IGate = 18 − 3.25

22 = 0.67A

0.67 ⋅ Δt1 = 7nC

Synacle Tech 12V 60W SMPS Flyback Design Sayfa 18

Copyright © 2016, Synacle Technology - https://blog.synacle.com.tr

SYTD-001 - SMPS Flyback 12V 60W Design https://blog.synacle.com.tr

Aralık 2

Aralık 3

UC3842 ( Rise up time ) = 150ns max 150ns > 131.14ns Uc3842 ile bu mosfetin kullanımı uygun

olcaktır.

# Köprü Diyot#

P = 70.59W

VCAP(Ort) = 108V

Bu hesaplama ile köprü diyotun minimum gerilim maksimum yükte ısınacağı sıcaklık 82.6 oC

derece olur.

IGate = 18 − 6.5

22 = 0.52A 0.52 ⋅ Δt2 = 22 Δt2 = 42.31ns

IGate = 18 − 10

22 = 0.37A 0.37 ⋅ Δt3 = 29 Δt3 = 78.38ns

Δt1 + Δt2 + Δt3 = 131.14ns

IREC(ORT ) = 70.59

108 = 654m A

ID1(ORT ) = ID2(ORT ) = 654m A

2 = 327m A

PD1 = 327 ⋅ 10−3 ⋅ 1.1 = 0.360W

DF10SRQJA = 40oC/W

PDtotal = 4 ⋅ 0.360 = 1.44W

ΔT = P ⋅ RQJA

ΔT = 1.44W ⋅ 40 = 57.6

TJUNCTION = TAMBIANT ⋅ ΔT TJUNCTION = 57.6oC + 25oC = 82.6oC

Synacle Tech 12V 60W SMPS Flyback Design Sayfa 19

Copyright © 2016, Synacle Technology - https://blog.synacle.com.tr

SYTD-001 - SMPS Flyback 12V 60W Design https://blog.synacle.com.tr

#UC384x PWM entegresi#

Bu devremizde yaptığımız hesaplamalar ve tasarım için entegre olarak ben UC3842 tercih ettim,

sizde bu tasarıma birebir uyarak bir SMPS tasarımı yapmak isterseniz, UC3844 veya UC384x

serisi bir entegre tercih edebilirsiniz. Şimdi öncelikli olarak yapacağımız hesaplamalarda şunu

mutlaka unutmayalım UC3844 %50 duty ile çalıştığından anahtarlama frekansının iki katı olacak

şekilde hesaplanmalıdır.

Frekans hesaplanması = Datasheet incelediğimizde aşağıdaki formül ile hesaplayabileceğimizi

görüyoruz. Eğer RT > 5kΩ yani RT 5kΩ özerinde seçilir ise

f = 1.8

RT ⋅ CT

CT = 1.8

RT ⋅ f RT = 1.8

CT ⋅ f

Synacle Tech 12V 60W SMPS Flyback Design Sayfa 20

Copyright © 2016, Synacle Technology - https://blog.synacle.com.tr