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反激变换器核算变压器初级电感和匝比

来源:大鱼游戏官网bigfish    发布时间:2025-12-13 15:50:42
详细介绍:

  规划参数包含输入电压Vin(AC),输出电压Vo、输出功率Po,功率h、开关频率fs、最大占空比Dmax、作业形式和电流纹波系数K。非接连(断续)导通形式(DCM),具有更高稳定性和更高效益,最大占空比固定为45%,最大限地削减应力并优化运用功率MOSFET管和二极管,还具有初级侧调理功用,可削减外部元件数量。一般,开关频率为50-150KHZ。为了使核算更符合实践,界说转换器的估量功率,例如85%,这是低功率反激式变换器常用值。

  反激变换器作业在DCM形式,每个开关周期开端时,变压器初级励磁电感Lm的电流iLm(初级绕组电流iNp)从0开端添加、激磁;在开关管关断期间,Lm存储能量经过抱负变压器的初级绕组耦合到次级绕组去磁,向输出负载开释能量。当次级绕组电流iNs下降到0,Lm存储能量悉数开释到输出负载,其电流也下降到0,可是,在这样的一个进程中,iLm无法丈量。但是,变压器初级绕组与次级绕组的电流耦合联系满意变压器匝比联系,因而,能够求出次级绕组电流反射到初级绕后的电流值:

  ILm(pk)、ILm(vl)为每个开关周期iLm的峰值电流与谷底电流,INp(pk)、INp(vl) 为每个开关周期初级绕组的峰值电流与谷底电流,INs(pk)、INs(vl) 为每个开关周期次级绕组的峰值电流与谷底电流作业,作业在非接连导通形式DCM时,ILm(vl)=INp(vl)=INs(vl)=0。

  变换器一直作业在DCM形式,iLm与开关管电流iD持平,为三角形波,依据斜率得到其瞬态值为:

  反激转换器输入电压最低,占空比最大,状况最恶劣。为了能够更好的确保作业在非接连DCM形式,设定Dmax0.45:

  变压器体积(磁芯尺度)和磁芯资料决议了其传输功率巨细,一般,变压器磁芯资料选用铁氧体,资料确认后,磁芯尺度越大,体积越大,传输功率越大。规划变压器时,选取磁芯形状,依据输出功率,运用常积AP(Area Produc)法用核算需求的磁芯尺度。AP总面积AP界说为磁芯窗口面积AW与磁芯有用截面积AE的乘积:

  因而,AP值与变压器的功率成正比。不同磁芯厂家依据资料特性给出的折算公式并不相同,一般,能够用下面公式预算磁芯尺度:

  为了避免变压器饱满,作业的最大磁通密度(磁感应强度)Bmax有必要低于饱满磁感应强度BSat,反激变换器的变压器磁芯一般运用铁氧体,作业的最大磁通密度取0.2-0.3T。

  预制变压器时,能够正常的运用较薄纸片垫出必定磁芯气隙长度,然后,用LCR仪丈量初级电感Lm值,逐步添加纸片厚度,直到电感Lm满意规划的基本要求。也能够先磨出小于核算值的磁芯气隙长度,然后,用LCR仪丈量初级电感Lm值,逐步添加气隙长度,直到电感Lm满意规划的基本要求,然后确认实践的气隙长度,作为批量生产变压器的标准。

  变压器的电感Lm满意规划的基本要求后,校核变压器的饱满电感值,使其大于体系的最大过流维护值OCP,一起具有必定的裕量。

  变压器磁芯参加气隙,电感系数会比没有气隙的电感系数低,剖析进程如下。依据磁路的公式:

  磁芯带有气隙后,等效磁导率下降,相同绕组匝数,电感量下降,在相同电压下,需求更大的磁化电流,因而,变压器饱满电流添加。

  要考虑变压器初级漏感发生尖峰电压,并确保必定电压裕量,一般选取650V或700V耐压功率MOSFET管。

  依据功率损耗分配,例如:功率MOSFET管、变压器、输出二极管各占30%、30%、30%、其它10%(或许20%、30%、40%、10%份额),功率MOSFET管总损耗中,导通损耗、开关损耗各占40%、60%(或许30%、70%份额),依据功率MOSFET管分配的导通损耗、最大电流有用值与导通电阻RDS(ON)的温度系数,核算功率MOSFET管在25°C的导通电阻。依据导通电阻RDS(ON)值,开始选取功率MOSFET管类型。然后,依据所选功率MOSFET管类型的相关参数,校核导通损耗、开关损耗。假如不满意规则的要求,替换功率MOSFET管类型,直到满意规划的要求。

  其间,k为功率MOSFET管的导通电阻RDS(ON)在150°C温度系数。

  选好功率MOSFET管与输出二极管的额外电压,匝比n就会约束在必定规模。

  其间,K1为输出二极管的电压降额系数,K2为功率MOSFET管的电压降额系数。

  挑选适宜输出电容的容值与等效串联电阻ESR,满意体系要求的输出纹波电压。

  开关电源高频变压器具有铜损和铁损,铜损是指电流流过变压器的绕组线圈的电阻所耗费能量之和,变压器线圈多用铜导线制成,所以称为铜损。铜损和电流有用值的平方成正比。铁损是指变压器磁芯中耗费的功率,包含激磁损耗与涡流损耗。铁损与变压器的作业频率、磁感应强度B改变规模以及变压器的结构等要素有关。

  其间,PCu为铜损,PFe为铁损,N为绕组匝数,B为磁通密度(磁感应强度),AE为磁芯横截面积,fs为开关频率,k1为感应电压份额系数,k=k1·fs·N·AE。

  这个极值点对应着变压器功率的最大值,在必定磁心尺度、圈数以及作业频率下,铜损和铁损持平时,变压器作业功率最高。

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