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
倍
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
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=
匝
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=
匝
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
00.00
0.00
0.00
0.00
00.00
0.00
00.00
.00
00.00
.00
0.00
00.00
.00
0.00
00.00
.00
.00
00.00
000000.00
00.00
.00
.00
00.00
.00
00.00
.00
00.00
00.00
00.00
00.00
0.00
00.00
00.00
00.00
00.00
.00
.00
00.00
.00
00.00
00.00
0.00
00.00
.00
.00
.00
00.00
00.00
.00
.00
.00
.00
.00
.00
.00
.00
.00
.00
00.00
000.00
000000.00
00.00
000.00
000000.00
.00
00.00
.00
.00
.00
0.00E-00
.00
0000.00
.00
.00
.00
0.00E-00
.00
0000.00
.00
.00
.00
.00
.00
.00
.00
.00
0.00
0.00E-00
0000.00
0.00
0.00E-00
0000.00
.00
0.00
0.00
.00
0.00
.00
0.00
.00
0.00
.00
.00
.00
0.00
0.00
.00
0.00
0.00
.00
0.00
0.00
.00
0.00
0.00
.00
.00
0.00
.00
.00
.00
.00
.00
00.00
.00
.00
.00
.00
.00
.00
00.00
.00
.00
0.00
.00
.00
.00
.00
.00
.00
.00
00.00
.00
.00
.00
.00
.00
.00
.00
.00
.00
.00
.00
.00
00.00
.00
.00
0.00
000.00
.00
.00
.00
.00
.00
.00
00.00
.00
.00
.00
0.00E-00
.00
000.00
0.00
.00
000.00
.00
0.00E-00
.00
.00
.00
00.00
.00
.00
000000000.00
.00
.00
0.00E-00
.00
000.00
0.00
.00
000.00
.00
0.00E-00
.00
.00
.00
00.00
.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。
|
|