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反激参数设计
2016-02-16 | 阅:  转:  |  分享 
  
Sheet1

设计要求

VAC

VAC

W

KHz

%

计算过程

Hz

V

W

最低电压直流平均电流

A

输入端电解电容容量

uF

实际选择电解电容容量为:

选择最大工作占空比

RCD吸收电压与反射电压比例

指定MOS耐压

稳态时MOS电压应力比例

%

最大工作占空比

RCD耗散能量是漏感能量的倍数



MOS工作电压应力

MOS耐压要求

V

下面有三种计算方法供我们比较参考,不同的设计方法,考虑的出发点是不同的。

本文中的设计,都是按照在最低输入电压、最大输出电流时,变换器工作在CCM模式或CRM模式来考虑的。

RCD箝位电压与反射电压比例

设定RCD箝位电压比反射电压高

输入功率Pin

效率η

最低交流电源电压Vacmin

最高交流电源电压Vacmax

交流电源频率fac

输出功率Pout

开关频率fs

最大工作占空比Dmax

反射电压Vf

RCD箝位电压Vc

下面,我们在设计中面临着另一个分水岭,是选择CCM,还是选择DCM

Ip1+Ip2=

不管是DCM还是CCM方式,都有这么一个公式成立:Pin=(1/2)×Vinmin×(Ip1+Ip2)×Dmax,所以:

Ip2=

如果选择CCM,并定义

Ip1



则,

Ip1=

如果选择DCM,那么

Ip2-Ip1=

根据公式,Lp=Vinmin×Dmax/(fs×(Ip2-Ip1)),可以求出两种模式下的初级电感量:

Lp=

uH

选择CCM,则

选择DCM,则

下面根据AP法,选择磁芯规格。先计算所需要AP值:

AP=

Bmax=

设定电流密度为

设定占空系数为

设定最大工作磁感应强度为

Kj=

K0=

T

A/cm

uF

cm

Ae=

Aw=

下面,根据LpIp2=NpBmaxAe来计算初级侧的匝数:

Np=



接着,我们来计算次级绕组的匝数:

我们先设定次级整流二极管的压降:

那么

V绕组匝数为:

按照上面计算,填入初级匝数

Np=



按照梯形波的RMS值计算公式计算初、次级绕组电流RMS值:

Iprms=

先看初级的:

DCM时

CCM时

要计算次级电流的RMS值,首先要知道次级输出电流值。

Iout=

A

DCM时,次级峰值电流:

Isp=

Isrms=

CCM时,首先要计算次级梯形波电流值,定义梯形短边为Isp1,长边为Isp2

那么Isp1和Isp2的比例关系与初级侧相同。

可以求出:

Isp1=

Isp2=

Isrms=

假设某次级的输出电流为

知道了次级绕组的有效值电流,就可以选择合适的线径了。注意单根线径不要超过2倍趋肤深度。

Δ=

趋肤深度简单计算为

mm

需要导线的铜截面积为:

Sp=

Ss=

下面来选择合适的次级滤波电解电容

A

那么,

说明我们可以用两只这样的电容并联使用就可以满足要求了。

但实际使用时,必须检测电容的温度和自温升。对电容的使用是否合理重新评估。

1.36×1.7×2×1=4.624>

上式中,1.7是温度系数,2是两只并联,1是频率系数。

现在来计算RCD吸收电路的参数:

Lplk=

uH

变压器实测初级漏感约为:

我们已经设计了箝位电压

Vc=

V

那么对于DCM模式时,损耗功率:

P=

W

电阻取值:

R=

K

吸收电容容量为:

C=

nF

假如我们设定吸收电容电压波动为:

%

那么对于CCM模式时,损耗功率:

K

注意:

是需要用户手动输入的。

是计算出来的结果。

是禁止修改的。

输入端整流后电解电容电压纹波

输入端最低直流电压Vinmin

输入端最高直流电压Vinmax

Vc、Vf、Dmax计算方法一

Vc、Vf、Dmax计算方法二

Vc、Vf、Dmax计算方法三

实际二极管的耐压选择,最好用示波器看看最大反向电压的数值,再留出20%的裕量。

反激式开关电源参数设计v0.9作者:让你记得我的好

综合以上计算结果,对比后,我们选择其中一种方法的结果来作为后继计算的起点。把结果填入下面表格:

假设我们的输出是DCM模式,按照上面的计算知道

V绕组二极管耐压为:

E25/13/7

经查询磁芯参数,选择一款的磁芯:

Ferroxcube公司

通过查资料知道某款电容,规格为:

560uF/35V(江海,CD287)

105度时耐100KHz电流纹波电流能力为

设定频率系数为:

设定温度系数为:

0.00

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.00

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.00

.00

000000000.00

注:这个值理论至少要大于1,实际设计中建议最少大于2。


注:此值建议为10%~20%,选值过小,则输入电容很大。选值过大,则输入电容电压纹波很大。


注:建议取0.2到0.3之间。过高有饱和的危险。低于0.2则过于浪费。小功率可以取高一点,大功率的应取低一点。


注:一般设定在500A/平方厘米。低于这个值,可以降低铜损,但线圈体积增加。高于这个值则铜损增加,不过线圈体积会小一点。


注:占空系数就是线圈能够占满窗口的比例。一般在0.2~0.4。和磁芯的形状有很大关系。另外,使用三重绝缘线也有利于增加占空比例。但不建议超过0.4,因为这里的占空系数只是初级的。还需要留空间给次级。


注:肖特基管建议填0.7,快恢复管建议填1.0


注:此处填入初级匝数,可以在上面计算的基础上微调,以使下面的计算结果尽量为整数。
如果输入的DCM的Np值,那么计算的结果适用于DCM工作的模式。如果输入的是CCM的Np值,那么计算结果适用于CCM工作的模式。
多绕组输出,匝数不肯能刚好满足每一路输出都是整数。只好尽量满足大多数的要求,或者满足要求比较严格的那路了。
严格说来,这里作了微调,也会影响前面的很多参数,比如最大工作占空比,反射电压、箝位电压等等参数,但由于是微调,我们就不迭代回去返算了。

注:三角波也可以看做是梯形波的一种,只不过是从0开始上升的梯形波。


注:漏感一般为初级电感量的3%以下。所以我们这里假设一个数字为3.75uH。实际设计过程中,以实测为准。


注:通常选择为5%~10%。也就是说填入5或者10。


注:此值理论上必须大于1。


注:见论坛帖子的说明。一般来说105度的电容工作在85度的时候,系数可以选1.7,或以厂商的参数为准。


注:详情见论坛说明,或以厂商数据为准。


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(本文系lixinhecom首藏)