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逐步讲解 CCM反激变压器的计算分析

作者:时间:2018-08-28来源:网络收藏

简介:是电感电流连续模式的简称,目前采用这种模式的正在逐渐流行起来。无论哪种类型的,计算方面的问题永远是最复杂的,网络上关于电路设计和硬件方面的资料很多,但是对计算部分进行详解的文章却比较少,小编特意将达人的经验总计为文章,帮助大家掌握模式的计算。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201808/387839.htm

在这篇文章当中我们将主讲模式变换器的各类计算公式,以及波形。

基本参数

最小直流电压Vdcmin:100V开关频率F:65KHZ

最大直流电压Vdcmax:375V反射电压VOR:120V

输出电压Vo:12V原边开关管压降Vdson:0.5V

输出功率Po:100W(8.33A)输出整流管压降Vd1:0.5V

变换效率η:0.9VCC整流管压降Vd2:0.5V

次级匝数Ns:7T磁芯:EER35/40

注:1、非实际产品,仅做举例。

因为HVDC电压的大小与Cin、温度密切相关,故不定义Vacmin;

3、原边电流的计算,其实是参考了《开关电源手册》,见p156--p180,110W反激变压器设计,原文中定义的原边电流,IP2=3*IP1,即KRP=0.66。本文中用X、Y、Z来描述原边电流,即固定X=10,Y为任意值,KRP也就为任意值。

4、损耗的计算参考了《开关电源仿真》p542,90W反激变压器设计。

5、各种公式再陆续补充、修正;

6、计算结果利用了PI的电子数据计算表格核算,代入相关关键参数即可。

图1


注:因为VDS的峰值电压与漏感有密切关系,故计算式中没有包括尖峰电压;

原边有效电流的计算公式取自于《开关电源仿真》。

需要注意的是,这里TON、TOFF标反了,由于影响不大所以暂时就不改了,下一步是原边的各种损耗计算。

注意第7步之后,有两种计算方法:

第一种方法是先计算出峰值电流、纹波电流,再通过纹波电流来计算出原边电感量,公式:LP=V*TON/Ip。

第二种计算方法是,先计算出原边电感量,然后通过纹波电流计算出峰值电流,公式:Ip=Ia/Dmax+△i/2

(第二种方法见《变压器电感器设计手册》p293----连续模式隔离BUCK-BOOST变换器设计)


第14--17步说明:

1、这一部分内容,选自《开关电源仿真》,深入研究请参考原文。

2、不同的资料计算方法稍有不同,需要再查资料分析分析。

(关于开关损耗和导通损耗,上面的计算方法应该是正确的,参考《精通开关电源》第5章。最有可能会出现的问题是,测量的准确性如何,因为这会导致计算值与实际值相差2--5倍。)

磁性元器件计算或者是次级参数计算。

RCD缓冲电路有两个作用,第一个是限制半导体两端电压的上升速率或者是减小EMC干扰,第二个是钳位,要明白安装RCD缓冲的目的是什么。

如果仅仅是钳位,问题就简单了,只需要把“多余”的能量储存在足够大的电容中,然后通过合适电阻的去消耗它,这里面没有太多的学问。普通的中小功率ACDC变换器,钳位电容选择2200PF--0.1UF都是可以的。

漏感中储存的能量越大,开关频率越低,钳位电容的容量肯定会越大。

另外,钳位电容对材质、体积有一些要求,因为会发热。电阻的计算也很简单,绕组或者半导体两端会有一个平台电压,直接计算就可以了。电阻的阻值决定了功耗,电阻上到底要消耗多少功率,取决于漏感中存储的能量以及钳位电压的幅值。

例:100W的反激变换器,1%漏感,理论上你至少要消耗掉1W的功率,采用3W的电阻;

100W的反激变换器,2%漏感,理论上至少要消耗掉2W的功率,采用6W的电阻;

尽管有一部分能量会通过MOS、的开关损耗消耗掉,但R上的损耗大概就是这个比例,不会相差太大。需要注意,钳位电压和的开关速度、MOS管的驱动能力等等都有很大的关系。

如果RCD消耗的功率特别大,应该是别地地方出了问题。控制环路的问题很难说明白,建议参考《开关电源手册》第三部分,第八章,特别是P435页提到的方法三(最后两行文章)。这里多说一句,在分析了众多大师的作品之后,发现他们似乎非常喜欢这么干。

另外一点,就是关于电容的计算方法,一般来说有三种:

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