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反激式變壓器是反激開關電源的核心,它決定了反激變換器一系列的重要參數,如占空比D,大峰值電流,設計反激式變壓器,就是要讓反激式開關電源工作在一個合理的工作點上。這樣可以讓其的發熱盡量小,對器件的磨損也盡量小。同樣的芯片,同樣的磁芯,若是變壓器設計不合理,則整個開關電源的性能會有很大下降,如損耗會加大,大輸出功率也會有下降,下面我系統的說一下我算變壓器的方法。
算變壓器,就是要先選定一個工作點,在這個工作點上算,這個是苛刻的一個點,這個點就是低的交流輸入電壓,對應于大的輸出功率。下面我就來算了一個輸入85V到265V,輸出5V,2A的電源,開關頻率是100KHZ。
步就是選定原邊感應電壓VOR,這個值是由自己來設定的,這個值就決定了電源的占空比。可能朋友們不理解什么是原邊感應電壓,是這樣的,這要從下面看起,慢慢的來,
這是一個典型的單端反激式開關電源,大家再熟悉不過了,來分析一下一個工作周期,當開關管開通的時候,原邊相當于一個電感,電感兩端加上電壓,其電流值不會突變,而線性的上升,有公式上升了的I=Vs*ton/L,這三項分別是原邊輸入電壓,開關開通時間,和原邊電感量.在開關管關斷的時候,原邊電感放電,電感電流又會下降,同樣要尊守上面的公式定律,此時有下降了的I=VOR*toff/L,這三項分別是原邊感應電壓,即放電電壓,開關管關斷時間,和電感量.在經過一個周期后,原邊電感電流的值會回到原來,不可能會變,所以,有VS*TON/L=VOR*TOFF/L,,上升了的,等于下降了的,懂嗎,好懂吧,上式中可以用D來代替TON,用1-D來代替TOOF,移項可得,D=VOR/(VOR+VS)。此即是大占空比了。比如說我設計的這個,我選定感應電壓為80V,VS為90V,則D=80/(*80+90)=0.47.
第二步,確實原邊電流波形的參數.原邊電流波形有三個參數,平均電流,有效值電流,峰值電流.,首先要知道原邊電流的波形,原邊電流的波形如下圖所示,畫的不好,但不要笑啊.這是一個梯形波橫向表示時間,縱向表示電流大小,這個波形有三個值,一是平均值,二是有效值,三是其峰值,平均值就是把這個波形的面積再除以其時間.如下面那一條橫線所示,首先要確定這個值,這個值是這樣算的,電流平均值=輸出功率/效率*VS,因為輸出功率乘以效率就是輸入功率,然后輸入功率再除以輸入電壓就是輸入電流,這個就是平均值電流。現在下一步就是求那個電流峰值,尖峰值是多少呢,這個我們自己還要設定一個參數,這個參數就是KRP,所謂KRP,就是指大脈動電流和峰值電流的比值這個比值下圖分別是大脈動電流和峰值電流。是在0和1之間的。這個值很重要。已知了KRP,現在要解方程了,都會解方程吧,這是初一的應用題啊,我來解一下,已知這個波形一個周期的面積等于電流平均值*1,這個波形的面積等于,峰值電流*KRP*D+峰值電流*(1-KRP)*D,所以有電流平均值等于上式,解出來峰值電流=電流平均值/(1-0.5KRP)*D。比如說我這個輸出是10W,設定效率是0.8.則輸入的平均電流就是10/0.8*90=0.138A,我設定KRP的值是0.6而大值=0.138/(1-0.5KRP).D=0.138/(1-0.5*0.6)*0.47=0.419A.