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【有菜又爱玩】尝试做一个3.7锂电池升压12v5a板

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真的是又菜又爱玩,能不能成功不知道。屡败屡战、屡战屡败!加油。


IP属地:甘肃来自Android客户端1楼2023-12-05 15:05回复
    目前才开始,演员未定剧本暂无!
    可能要最少10天以后才能看到实物板。


    IP属地:甘肃来自Android客户端2楼2023-12-05 15:08
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      【第一步】
      电路结构大概考虑了两种:
      第一种,mc34063+mos管,优点是成本低廉、电路简单,34063非常契合3.7v锂电池。最低工作电压2.85-3.0v,甚至不需要锂电保护板了。缺点也很多,不是定频芯片,内部三极管驱动方式和效率可能成为致命短板!
      第二种,mc34063+uc3843。预先用34063升压到12v给3843做电源,因为3843需要较高供电电压。优点是效率和驱动场管根本不是事。缺点是元件多、电路复杂。
      我还是打算先用34063直接驱动场管试一试。


      IP属地:甘肃来自Android客户端3楼2023-12-05 15:22
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        【第二步】先用表格算一下,boost的电感电容数据。


        IP属地:甘肃来自Android客户端4楼2023-12-05 15:25
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          【第三步】自己再具体算一下需要的数据。
          3.7v输入,12.3v5a60w输出时,输入电流有效值大概20a,峰值20*1.4=28a,考虑到最低可能3.0v输入,那么,12.3*5=61.5,再除以预估效率0.86,输入功率最大=@61.5/0.86=71.5瓦,71.5/3=23.83a,峰值23.83*1.4=33a。就按照33a峰值电流来制作后面的电感和选取功率管。


          IP属地:甘肃来自Android客户端5楼2023-12-05 15:32
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            【第四步】电感参数计算!
            不知道60瓦用多大电感!先随便拿一个铁硅铝磁环试着算一下。不合适就换!
            裸磁环直径23mm,匝数数了一下27匝,电感量标称68uh,实测65uh。esr大约9mΩ,横截面积大约4.5*7.4越等于34mm²。线径大约1.5mm。
            电感肯定是要自己绕的。
            算一下电感k值:L=KN²,K=65/27/27=0.089。
            如果需要6uh电感量,大约需要8匝。
            验算:8*8*0.09=5.76uh。
            接着算峰值磁通密度:有公式b=IL/N/A,也就是峰值电流I乘以电感量L除以匝数N再除以截面积A。
            34*0.00576/8/0.34*10=0.72t。
            铁硅铝饱和磁通密度1.05t,降低实际峰值磁通密度有利于降低损耗。而且,计算电感量需要5.1uh,实际要加大!
            按照10uh算,需要11匝,34*0.01/11/0.34*10=0.91t,有点大了,感觉还是磁芯要加大一号!



            IP属地:甘肃来自Android客户端6楼2023-12-05 18:59
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              【第五步】先把磁环绕好。
              小磁环外径23mm,截面大概31mm²,绕9匝,电感量8.2uh。
              验算一下磁通密度:
              35*0.0082/9/0.31*10=1.03t,已经接近1.05了!
              三个办法:
              1,降低功率到40瓦,20*0.0082/9/0.31*10=0.58t。(看起来不错,实际损失了功率。)
              2,提高工作频率到100khz,这时候需要的电感量2.4uh,如果按4.9uh绕制:35*0.0049/7/0.31*10=0.79t。(绝对是个好办法)。
              3,使用磁导率低一点的磁环,这样相同电感量匝数多,相对降低了磁通密度。(这个磁环是090125的,磁导率125,市售的铁硅铝有25、50、75、90、125磁导率的。)
              4,其实也可以通过开气隙解决,开气隙降低电感量增加匝数。但是这个是一体磁环。
              还有办法是提高输入电压,相对降低峰值电流。(这个磁环留着实验用5v电源吧)。
              --------------------------------------------------------------
              所以我还是直接换大一号的磁环。
              直径27mm,截面积大约60mm²,6匝7.2uh。
              35*0.0072/6/0.6*10=0.7t。看起来不错。
              四根1.0漆包线并绕。查数据1.0漆包线一米22mΩ阻值,使用25cm四根并联,相当于esr=22/4/4=1.37mΩ。(这个数据肯定不准确,而且手持数字电桥测量几mΩ的电阻仍然有难度。)
              就按照2.5mΩ算,20*20*0.0025=铜损1瓦,已经满足设计要求了。


              IP属地:甘肃来自Android客户端7楼2023-12-06 14:43
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                【第六步】初步考虑一下功率管的选择。
                功率管电流按照额定的80%算,然后100℃时候又要降低一半。也就是实际35a电流至少要用到额定80a的管子。
                考虑2个、3个或者4个并联使用以便分摊发热。
                因为boost电压不高,一般耐压20v、30v的管子都能用。
                目前考虑是用四个贴片的to-252的管子并联,就不加散热片了。(不知道行不行)
                或者是两只to220直插的管子,加散热片。(肯定行)。
                ------------------------------------------
                一直是没学会场管的功耗计算。开关损耗到底是怎么算的?有没有大佬指点迷津。


                IP属地:甘肃来自Android客户端8楼2023-12-06 15:19
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                  【功耗试算】百度找到一个计算方法。如图。
                  先拿to252贴片m3006d场管数据试着算一下。
                  场管30v80a5.5mΩ,看着是不错,一算功耗导通0.55瓦,开关损耗2.77瓦,加起来3.32瓦,还是两个并联,结果直接爆炸。
                  开关损耗这么多呢?只顾着看rds=5mΩ了
                  光两只管子损耗就10瓦了,加上磁环,效率不知道还能剩多少!换性能更好的管子!



                  IP属地:甘肃来自Android客户端9楼2023-12-07 15:32
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                    【第七步】选场管琢磨了几天。上面算的还是有问题。
                    1,开关损耗和开关速度有关,开关速度又和驱动方式(主要是驱动电流)密切相关。
                    2,这个电路是场管ds只有3-4.2v,驱动电压大概12v。所以,我觉得udd应该按照3-4.2算,而不是用12v算。
                    ---------------------------------------
                    最终手头有两个看着比较合适:
                    都是to-251直插封装,高度较低,安装散热片。(to220管子高度太高了,而且需要的驱动电流更大。)
                    2sk3919,25v64a5.6mΩ,ciss2050pf,Qg42nC。
                    ipd060n03l,30v50a6mΩ,ciss1700pf,Qg22nC。
                    看起来060n03l好一点点。


                    IP属地:甘肃来自Android客户端10楼2023-12-15 15:17
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                      【第八步】画电路图。不知道行不行。已知的一个问题是,关断不太行。毕竟它这个没有“吸”电流能力。先试试看。


                      IP属地:甘肃来自Android客户端11楼2023-12-18 13:16
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                        【第九步】画pcb。


                        IP属地:甘肃来自Android客户端12楼2023-12-18 13:18
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                          【第十步】板子来了。材料之前准备的七七八八了,焊接好试机。
                          电路还是有些问题,需要把第八步的电路图中q1的be短接。
                          初步测试一下。
                          直流没办法测量输入的准确电流,普通电流表都无能为力,因为是高频脉动电流。
                          先用个5v2a充电器(已知效率最高85%),插在功率计量插座上,接板子3.7v输入,输出暂时用一个30欧姆电阻当负载。
                          输出12.40伏,29.7欧姆电阻,输入功率7.3瓦。
                          7.3*0.85=6.205瓦,12.4*12.4/29.7=5.17瓦,5.17/6.2=83.3%。这个效率。。。看着不太行。
                          明天搞个散热片给功率管,再接到5v40a开关电源上试试,在找个电阻当负载。



                          IP属地:甘肃来自Android客户端13楼2023-12-25 22:30
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                            【第十一步】初步测试,输出12.40v,电流最大约4.5a(这时候电压12.01v)。
                            带载测试,12.32v2.29a28w输出,20秒钟,负载水泥电阻烫手,整板手摸没温度,mos管手摸没温度。效率估计还不错。
                            调试要经过很多步骤。
                            1,示波器测试带载工作频率,调整34063的定时电容到65khz。
                            2,外接电阻测试mos管栅极的最大驱动电流和波形。
                            3,带载长时间工作看温升。(目前还没有电子负载)。
                            4,整机效率。(这个最难搞,现在连方案都没有。普通万用表、真有效值万用表、各种电流表都测不了它的输入电流。原因是波形问题。)


                            IP属地:甘肃来自Android客户端14楼2023-12-26 13:21
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                              关注了,感觉更新


                              IP属地:江苏15楼2023-12-27 09:42
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