反激电源设计之变压器选型及计算
1)MOS管开启:输入电感给变压器存储能量(原边电感起作用);MOS管关断:变压器能量通过副边二极管释放出来(副边电感起作用)。2)稳态下(假设频率和周期恒定),突加负载,占空比变大。
1、变压器原理
1)MOS管开启:输入电感给变压器存储能量(原边电感起作用);MOS管关断:变压器能量通过副边二极管释放出来(副边电感起作用)。
2)稳态下(假设频率和周期恒定),突加负载,占空比变大。
2、原边电感计算(能量守恒+电感电流计算公式得出)

伏秒平衡:反激电源动态平衡,则存储能量=释放能量,电源进入稳态的必要条件。

注:系统采用控制芯片想工作在准谐振控制模式下(即波谷检测切换开通),先查阅芯片规格书确认工作频率范围,使用最小工作频率计算电感L(使用最小输入电压和最大占空比)。
3、动态分析
1)输入电压变化
当输入电压增大时,因为能量守恒(1/2*L*I*I=Po*t),因此Ipmax无变化,又因为U/L=di/dt,所以Ip的最大值不变,但是上升斜率变快;输出电压和副边电感无变化,所以副边电流Is无变化。总体变化见下图,由红色虚线变为蓝色实线,可进入DCM(断续)模式。

当输入电压降低,同理,反激电源电路进入CCM(连续)模式,MOS开通时,副边绕组剩余的能量会转移到原边绕组。
综上,输入电压调高,由临界模式,进入断续模式;输入电压调低,由临界模式进入连续模式。
2)临界点的设置及实际电感计算
假定,设定Vinmax为临界点,由前述伏秒平衡公式可知,Vinmin求得最大的占空比Dmax(一般设置小于0.5)。算出Vor=Vinmin*Dmax/(1-Dmax),再利用Vor算出Vinmax时的占空比,进而利用前述公式计算出Vinmax对应的电感值。
因此得出结论:
a)先定临界点;
b)根据最低输入电压Vinmin定最大占空比Dmax(Vinmax对应最小占空比);
c)根据Dmax和Vinmin计算出Vor反射电压;
d)根据反射电压Vor和临界点电压计算临界点对应的占空比;
e)根据临界点电压、最大电压对应的最小占空比,计算出最终电感值。
下图计算的为Vinmin为临界点时的电感值(注:下图的电压为直流电压,计算时无需乘以1.414)。

3)峰值电流的变化
前提:输出功率不变下,电源工作中断续模式,不论输入电压高与低,峰值电流一样(1/2*Lp*I*I=Po*T);电源工作在连续模式下,就算输出功率不变,输入电压越低,峰值电流越大。
输出功率变大---变压器绕线电流变大---产生磁通量增加---容易磁饱和(电感这时相当于一根导线)。
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