反激开关电源变压器设计1

news2025/3/12 17:45:30

特别注意:变压器计算出来的结果没有绝对的对与错
只要再全域范围内工作变压器不饱和就不能说变压器计算不对,(输入全范围,输出全范围,温度度全范围)
在变压器不饱和的情况下,只有优劣之分,没有对错之分
变压器最终定型的就几个参数:LpNpNs、线径粗细、当然NpNs定了匝比就定了,有人计
算出的变压器感量很大、有些人计算出来的电感量很小(只要全范围不饱和都没错)
电感量越大,说明连续深度越深,电感量越小,说明连续深度越浅
DCMCCM实际上也没有绝对的,只是在特定条件下的区分,用“连续深度来表示比较恰当
比如一个反激开关电源在输入100V时连续(CCM),如果把输入电压往上加,加到一定量的时候
开关电源一定会由连续状态转变成断续状态(DCM
比如从100V往上加到300V输入时,开关电源由连续工作模式切换进入断续模式,那么输入电压
300V为开关电源的临界电压(就是指开关电源满载工作在此电压时,开关电源工作在临界连续模
式)
当然临界电压有可能很低(甚至比最低输入电压还低),也有可能很高(甚至比输入最高电压还高)
比如输入电压为176-264V的开关电源,有可能临界点低于176V,也有可能临界点高于264V
如果临界点低于176V时,说明此开关电源在全域范围内断续(DCM
如果临界点高于264V时,说明此开关电源在全域范围内连续(CCM
随着电感量的增大,变压器的工作连续深度越深(临界点越高)电感量越大越容易饱和
随着电感量的变小,变压器的工作连续深度越浅(临界点越低)电感量越小越不容易饱和

变压器匝比N

匝比的选取与MOS管的以及输出整流二极管的电压应力息息相关
Vor=N*Vo (反射电压)
Vmos=Vbus+Vor+尖峰电压=Vbus+N*Vo+尖峰电压  (MOS管承受的耐压)
Vdiode=Vbus/N + Vo(输出二极管承受的耐压
匝比N如果太大,则开关MOS管的耐压将更高
匝比N如果太小,则输出整流二极管的的耐压将更高
Vor=N*Vo ( Vo是固定值,所以匝比N和反射电压Vor完全时一一对应的)

伏秒平衡

处于稳定状态的电感,开关导通时间(电流上升段)的伏秒数
须与开关关断(电流下降段)时的伏秒数在数值上相等,尽管两者符号相反。
这也表示,绘出电感电压对时间的曲线,导通时段曲线的面积必须等于关断时段曲线的面积。
所以开关电源变压器原边电感在稳定工作后也时伏秒平衡的
S打开时的伏秒数: Vin*Ton
S关断期间时的伏秒数:Vor*Toff
如果开关电源在连续模式工作时
T=Ton+Toff
Vin*Ton=Vor*Toff
Vin*D=Vor*1-D
D= Vor /Vin+Vor
此时有了占空比DVinVor的关系式
由于占空比D,在反激中尽量不要超过0.5 (如果占空比超过0.5需要增加斜坡补偿电路) 再留一点余
量之后 , Dmax=0.45
在变压器固定后,Vor就定了,输入电压Vin越低,那么占空比D越大。最大占空比是在最低输入电
压时
假设开关电源输入DC电压范围是110220通用的宽范围
输入:AC85-264V
整流后:DC95-373V  在最低输入时要考虑纹波电压的谷底
DCmin=95
那么
最大占空比小于 0.5 所以有
Vor 必须小于 DCmin
假设开关电源输入 DC 电压范围是 220 输入的窄范围
输入: AC176-264V
整流后: DC198-373V 在最低输入时要考虑纹波电压的谷底
MOS管耐压 (如果 Vor=162
Vmos=Vbus+Vor+ 尖峰电压 =Vbus+N*Vo+ 尖峰电压 ( MOS 管承受的耐压)
Vmos=373V+162V+100V=635V 如果留50V 的余量,至少要选择 700V 以上的 MOS
MOS 管耐压(如果 Vor=81
Vmos=373V+81V+100V=554V 如果留 50V 的余量,可以选择 600V 或者最多 650V MOS
在以前其实对于 MOS 600V 是一道坎,超过600V 的管子就不是很好做了,做出来也很贵,导通电
阻会更大,所以很多时候在220V 窄范围输入时,我们 Vor 也选择 80V 左右。
Vor=80V @Vin=220V±20% 600V MOS
N=Vor/Vo 变压器匝比 16 左右
V_d=Vmax/N + Vo=29V
输出二极管的应力(留一定余量,选 60V 的管子就可以了)

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