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反激设计挑战:65W USB-PD 适配器

客户给了规格,设计由你来定:开关频率、磁芯、绕法、工作模式。每拖一下,站内引擎就真算一遍效率、损耗、结温与磁芯选型——分数在服务端按公开规则算出来。

题面(客户规格,不可改)
65 W 输出 · 20 V / 3.25 A · 90–264 Vac 宽压输入 · 隔离反激
这些是客户给的硬条件。你能改的是下面 6 个**设计选择**——真实项目里,工程师天天就在这几个旋钮上做取舍。

你的设计选择

频率越高磁芯可以越小,但开关交叠损耗与结温一起升上去——存在最优点,不是越高越好。

磁芯越小越省(体积与成本),但 Bmax 上升、绕组温升变高。选「自动选型」交给引擎按 Ap 试算。

CCM 电流应力小、变压器大;DCM 变压器小,但峰值电流与损耗更高。

对应实际绕法:普通绕法约 2%~5%,三明治绕法可做到 0.5% 以下。它决定 RCD 钳位吸收掉多少功率——本游戏里影响最大的一项。

取到 0.30 T 以上磁芯就接近饱和,引擎会直接判 error。

电流密度取得高,用铜少、磁芯可以更小;代价是铜损与温升。

拖动滑块即时重算(关闭 JS 时点上面的按钮)

记分板

63.4
等级 C
通过门槛
本次引擎耗时 2.72 ms · BOM 条目 15 条
磁芯 PQ2620(Ae = 119.0 mm²)
门槛项实测值 门槛
效率 91.2 % >= 88.0 %
磁通密度 Bmax 256 mT <= 300 mT
开关管结温 90 °C <= 125.0 °C
变压器温度 51 °C <= 110.0 °C
引擎自检 error 条数 0 == 0

引擎实算结果

91.20 %
效率(估算)
6.28 W
总损耗
256 mT
磁通密度
90 °C
开关管结温
51 °C
变压器温度
PQ2620
磁芯
36:9
匝比 Np:Ns
481.1 µH
初级电感
520 V
Vds 应力

损耗分解(引擎实算)

次级整流 2.734 W · 43.6%
RCD 钳位 1.909 W · 30.4%
开关交叠 1.184 W · 18.9%
次级铜损 0.161 W · 2.6%
初级铜损 0.124 W · 2.0%
磁芯铁损 0.114 W · 1.8%
开关导通 0.047 W · 0.8%
辅助铜损 0.001 W · 0.0%
合计 6.28 W

引擎自检(原文)

这些判断由引擎给出,原文是中文——引擎的判据不随站点语言变化,同一组判据也用在你看到的参考设计与报告里。

  • MOSFET 耐压余量 1.25×(额定 650V / 应力 520V,降额目标 1.25×)
  • 实际 Bmax=256 mT = 78% 材料饱和 (330 mT),余量充足
  • 窗口填充系数 Ku=0.287(上限 0.35;铜面积 23.4/81.6 mm²)
  • 气隙 lg=0.387 mm,AL=371 nH/N²
  • 漏感/RCD 吸收损耗占 30%(1.91W,按 Llk=1.0%·Lp 估计);建议三明治绕法降低漏感,或继续提高钳位电压
  • MOSFET 开关损耗 1.18W 为交叠损耗上界估计(实际准谐振/谷底开通会显著更低,需实测)
  • 能量守恒自检通过:模型 71.28W / 目标 71.28W
  • 伏秒平衡自检偏差 0.00%(Vdc_min·D vs VOR·D2)

引擎告警

  • 磁芯 PQ2620 数据未校验(verified=false),量产前须按 datasheet 校正
  • 主开关管 SIC-650V-30mR 选型过剩:导通损耗仅 0.047W(0.07% 输出功率),额定电流 60A 是实际 1.07A 的 56 倍。引擎按损耗最优选型、**不含成本模型**,这个功率等级用更小更便宜的器件即可

规则(公开,可核对)

硬门槛:效率 ≥ 88.0%、Bmax ≤ 0.30 T、开关管结温 ≤ 125 °C、变压器温度 ≤ 110 °C、引擎自检无 error。任一不满足 → 本轮不合格,不给分。

得分 = 效率 55 + 磁芯 25 + 热余量 20。效率分按 88%→93% 映射到 0→55;热余量分按结温 125 °C→60 °C 映射到 0→20。

「磁芯分」按磁芯 Ae 归一化(Ae 越小分越高)——这是**本游戏的规则,不是物理定律**:引擎自己就写明它「按损耗最优选型、**不含成本模型**」。真实成本还要看磁材、骨架、绕线工时与采购量。

页面上每个数字都来自引擎的本次实算,没有一个是手写的;分享链接里的分数也不被采信——每次打开都拿同一组参数重新算。

分享这组参数

链接里只有 6 个参数,没有分数——别人打开时用同一组参数重算,分数是算出来的。也可以直接改链接里的数字。

玩出手感之后

游戏只给 KPI。完整的开关应力校核、环路补偿、EMC 与安规判定在设计工具里——那才是我们真正交付的部分。