尺寸超小的10W电容充电电源
三水合番2018/04/16电气电工 IP:四川
前段时间突然做了一个电容充电电源,实测下来各方面性能还算比较令人满意。为了方便接下来的操作,这里公布一下它详细的性能参数和一些其它信息。因为想要把方案卖掉收回一下成本…所以原理图和板图之类的目前还不打算发出来。

IMG_20180415_131730.jpg
简介:
输出电压范围:0~460V可调
最大输出功率:约11.5W
对电容充电时的平均功率:最高8.5W
效率:最高80.6%
输入电压范围:3.1~21V
输入电流:≤1.5A
静态功耗:约1W
尺寸:23.5mm*14mm*8.2mm
重量:2.5g

特点:
自动功率限制:允许长时间短路输出;允许长时间令输出电压保持在0-460V之内的任意值而不损坏。
自动断电功能:输出电压突然下降时,会自动停止输出0.15秒左右(方便可控硅无关断使用)
深度负反馈的输出电压:输出电压无可观测的波动(除开关频率外)
工作频率210kHz
反激拓扑
输入输出共地
成本低

工作效果:
新建文件15.png 191uF电解电容充电至453V时的电容电压-时间图像

新建文件20.png 空载上电输出波形
(模块自带的输出滤波电容为500V 100nF的1210贴片陶瓷电容)

新建文件19.png 自动断电功能测试
(输出不接其他电容时,使用3.9kΩ电阻接触电源输出,触发自动断电)

详细描述:
输入输出电压:
实测时最低曾在3V启动,不过3.1V才会比较稳定的启动。
输入低于6V时,随着输入电压的下降,输出电压会变高,最高曾测量到略高于480V的电压。
输入高于15V时,若输出450V,理论上可能会损坏芯片。输入高于15V时,建议按照 ( 630-12*Vin ) 设置输出电压的最大值。
所以最稳妥的输入电压范围是6-15V

输出功率(室温下):
输出电压特别低时,模块会限制输出电流,因此输出功率会受到限制。输出电压较高而又未达到设定电压时,模块会进入恒功率输出状态。此时对于输出电压变化,输出功率几乎不变,12V输入时,模块的恒定输出功率约为11.5W。
给电容充电时,电容上的电压会从0开始升高。所以给电容充电时的平均功率会低于峰值输出功率。理论上输入电压越高,模块就可以在越低的输出电压下进入恒功率状态。所以输入电压越高,给电容充电的速度也会越快
12V输入时,给耐压450V实测容量191uF的电解电容,从0V开始充电时,平均输出功率如下表
image.png
效率:
输入板端电压11.8V,带15.88kΩ负载时,最大输出电压为420V,此时输入电流为1.17A,效率80.6%。

温升:
该模块温升十分严重。输出端接15.88kΩ负载时,模块上温升最严重的变压器从26℃温升至100℃耗时43s。
模块在高温下会自动降低输出功率,因此模块并不会过热损坏(或者至少不会很快过热损坏)。在开放、无风的环境下长时间工作至温度稳定后,模块各点温度如下
image.png
在上表的温度下,模块带15.78kΩ负载时,输出电压235V,输入电压11.9V,输入电流0.53A,效率55.5%。上述温度下工作5分钟模块没有损坏。

自动断电功能:
若输出端电压快速下降,比如电压下降速率在10kV/s以上,持续时间在几十us以上,且电压累计下降50V以上时,会触发自动断电。模块会暂停输出约0.15s。可以避免使用可控硅无关断方案时,升压模块的输出电流导致可控硅无法自然关断的情况。
注意电压下降的持续时间要足够长,若直接短接模块输出,输出电压可以在几us下降到0(和一个开关周期的时间相近),模块反应速度不够所以不能触发自动断电。

成本:
成本低指的是单个模块的物料成本低,然而研发成本有点小高。从3月19号开始断断续续搞到现在将近一个月的时间里总共在它上面投入了866.75元。不过从最开始的最高30%多的效率搞到现在最高80.6%的效率还算是挺令人满意了……

其它一些图片
IMG_20180415_164653.jpg 模块大小对比

IMG_20180415_112933.jpg 另一面

IMG_20180415_112525.jpg 模块厚度方向

新建文件27.png 空载开关波形
(12V输入,450V输出)

新建文件24.png 带3.9k负载时的开关波形
(12V输入)

新建文件10.png 次级输出电压波形(CH1)与输出滤波电容电流波形(CH2)
(电流波形是在输出滤波电容上串联1Ω电阻测量的,以电流流入电容为正)


VID_20180416_093959Trim.mp4 点击下载

[修改于 5年11个月前 - 2018/04/16 19:40:47]

来自:电气工程 / 电气电工
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~~空空如也
三水合番 作者取消置顶
1年7个月前 修改于 1年7个月前 IP:四川
906052

公开原理图与PCB文件,按照“CC BY 4.0协议”公开 ( XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/licenses/by/4.0/deed.zh )。需要这个模块的话,可以自行加工/修改,也可以加工后出售,但是必须署名。


原理图和PCB文件:

attachment icon CCPS 原理图与PCB文件.zip 2.28MB ZIP 75次下载

这个PCB文件应该可以直接在嘉立创做SMT,具体的我也记不太清了,上一次加工是2019年7月的事了。

使用集成开关的MP3425芯片,以及成品闪光灯变压器。上一次加工用的变压器应该是这个:

attachment icon 进口贴片EE5.0微型 3.2A 3.9MH_10UH 电感闪光灯用信号隔离变压器.pdf 3.01MB PDF 56次下载 预览

拼板加工文件:

attachment icon 5x4 拼板加工.zip 2.26MB ZIP 35次下载

这个模块PCB尺寸较小,直接加工的话,板厂会有意见,所以我之前是自行拼成5x4的板子加工的。


原理图截图:

Snipaste_2022-07-23_22-57-01.png

PCB顶层:

Snipaste_2022-07-23_22-56-35.png

PCB底层:

Snipaste_2022-07-23_22-57-21.png

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UICalc
2022-07-24
大佬太强了
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zRed洲虹
2022-07-24
喔,谢谢三水!
3DA502
5年11个月前 IP:山东
845355
现在的MLCC贵的肉疼
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Csatom
5年11个月前 IP:江西
845363
楼主,这东西卖吗
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Csatom
5年11个月前 IP:江西
845364
可以输出12v吗
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三水合番作者
5年11个月前 修改于 5年11个月前 IP:四川
845369
引用 Csatom:
倒是可以输出12v。不过输出这么低的电压的时候,那个电位器稍微动一下电压可能就会动很多。而且效率也很低。不太适合这么用……
这个我不打算自己生产…想把方案卖出去……所以我这不会卖,以后可能会有别人卖…
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rb-sama
5年11个月前 修改于 5年11个月前 IP:湖北
845378
顺路晒一下我的升压板,3.7-4.2V输入,升压到600V的,
600V 120uF电容,升压满3秒左右。最大功率10W。
效率78%,自激RCC,功率管D882.
TB2MxM6nVXXXXXCXXXXXXXXXXXX_!!1675167014.jpg_400x400.jpg
这种功率等级,强推RCC,效率高,波形好,体积小。
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Csatom
5年11个月前 IP:江西
845401
请问有没有可以3-4v输入,0-36v输出的
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liccil
5年11个月前 IP:吉林
845406
做个闪光灯不错
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三水合番作者
5年11个月前 IP:四川
845407
引用 Csatom:
这个我这里没有…可以考虑上淘宝看看……
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俗世怂人
5年11个月前 IP:浙江
845479
变压器是定做的还是怎么一直在找这种变压器打算做升压给盖革供电
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性感铷铷
5年11个月前 IP:广东
845485
给起boom器电容充电
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三水合番作者
5年11个月前 IP:四川
845491
引用 俗世怂人:
是成品的“闪光灯变压器”,淘宝上大约一两块钱一个
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awinwak
5年0个月前 IP:辽宁
855246

用电解电容的是打算做电磁铁还是点焊机

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薛定谔的猫
5年0个月前 修改于 5年0个月前 IP:香港
855320

不错的电源,可以参考某些tdk或者爱立信的电源模块设计成适合SMT或者直插的样子方便集成在设计中,就是不错的产品了

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zRed洲虹
3年7个月前 IP:四川
884029
引用rb-sama发表于5楼的内容
顺路晒一下我的升压板,3.7-4.2V输入,升压到600V的,600V 120uF电容,升压满3秒左...

这个rcc电路咋搞呀,看起来很不错,变压器是什么型号啊?

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三水合番作者
1年7个月前 修改于 1年7个月前 IP:四川
906052

公开原理图与PCB文件,按照“CC BY 4.0协议”公开 ( XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/licenses/by/4.0/deed.zh )。需要这个模块的话,可以自行加工/修改,也可以加工后出售,但是必须署名。


原理图和PCB文件:

attachment icon CCPS 原理图与PCB文件.zip 2.28MB ZIP 75次下载

这个PCB文件应该可以直接在嘉立创做SMT,具体的我也记不太清了,上一次加工是2019年7月的事了。

使用集成开关的MP3425芯片,以及成品闪光灯变压器。上一次加工用的变压器应该是这个:

attachment icon 进口贴片EE5.0微型 3.2A 3.9MH_10UH 电感闪光灯用信号隔离变压器.pdf 3.01MB PDF 56次下载 预览

拼板加工文件:

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这个模块PCB尺寸较小,直接加工的话,板厂会有意见,所以我之前是自行拼成5x4的板子加工的。


原理图截图:

Snipaste_2022-07-23_22-57-01.png

PCB顶层:

Snipaste_2022-07-23_22-56-35.png

PCB底层:

Snipaste_2022-07-23_22-57-21.png

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科创币
UICalc
2022-07-24
大佬太强了
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科创币
zRed洲虹
2022-07-24
喔,谢谢三水!
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UICalc
1年7个月前 IP:浙江
906394

顶一下

第一次打邮票孔拼板,板厚1.6,不知道怎么把中间连接部分完全去除😂太难掰了

IMG_20220731_205236.jpg

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