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反激电源精讲

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反激电源精讲

开关电源

此图为示意图,图中Ui为直流电压,后面的C1容量较小,如果输出改交流输入,需要加整流电路+C1,C1的容量较大,一般宽范围输入,按照功率/容量比为:1:3uF,窄范围比为1:1uF。


自供电电压我一般选取12V,输出电容的规格需要在计算变压器的时候看输出的有效值电流,CLC滤波的话,个电容纹波电流满足输出有效值电流,L后的C一般会比前一个电容小一些。


关于反激的恒流有很多,常规常见的就是后面 检测电阻+运放恒流;其他PFC恒流需要看IC本身是否支持;PSR原边反馈恒流目前做的有两种模式,一种是在MOS管关断漏感引起震荡后面平台的那段电源取点来实现恒流,另一种方式就是在电流斜线上升的过程中取点恒流,无非就这两种,具体的看哪家的IC了。


讲反激变压器之前,先说明两个定义:
1.Vor定义为反射电压。
2.Krp定义为电流的波峰比,即峰峰值:峰值。
反激是由Buck-Boost电路演变而来,苛刻的点为低输入电压,输出满载时,所以我们要选择这个点来设计。
一、选定反射电压Vor
选反射电压就是确定大占空比
D=Vor/(Vor+Vs),D为占空比,Vor反射电压,Vs低输入电压(此电压一般为输入的交流Vac*1.2,因为整流后的电解电容不会无穷大)。
此公式由以下推到可得:
当开关管开通的时候,原边相当于一个电感,电感两端加上电压,其电流值不会突变,线性的上升,有公式上升了的I=Vs*Ton/L,这三项分别是原边输入电压,开关管开通时间,和原边电感量。在开关管关断的时候,原边电感放电,电感电流下降,同样要尊守上面的公式定律,此时有下降了的I=Vor*Toff/L,这三项分别是原边感应电压,即放电电压,开关管关断时间,和电感量.在经过一个周期后,原边电感电流的值会回到和原来一样,不可能会变,所以,有Vs*Ton/L=Vor*Toff/L,,上升了的,等于下降了的,上式中可以用D来代替Ton,用1-D来代替Toff,移项可得,D=Vor/(Vor+Vs),亦是大占空比。
二、确定原边电流的参数值
无非三个值:平均值、有效值、峰值。

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上图为原边电流波形图
前面已经说过,Krp的定义,我们来解方程吧,今天先说到这,方程如下:


三、选定变压器磁芯
选磁芯有两种方法,一个是用AP法计算,这个计算繁琐,而且也不是太准确,二是经验法,我一般靠经验。如果没有经验也没有关系,先选一个磁芯如果不行在换大一点的,慢慢经验积累起来以后,就好了。
四、计算变压器原边匝数、线经等
计算匝数、线经首先要选一个B值,这个B值一般选取在0.1-0.25之间,当然了要以后核算的B值为准,一般情况不要超0.3,特殊情况可以,一般作为锰锌铁氧体,B值也就到4800GS,即0.48T。说到这里有个法拉第电磁感应定律公式,V*T=L*I=N*B*S,各个字母代表意思就不用说了吧。
线经的载流密度一般4-10A/mm2,如果是铝基板的那种或者强冷风散热另当别论,如果多股线的话,不要超过0.4mm并饶,趋肤效应。
五、计算变压器次边匝数、线经等
所有的公式和第四步基本一样,载流密度亦同。
六、计算变压器反馈绕组匝数
计算匝数原理同上,线经选取0.2mm的即可,因为IC一般吃电流也就几个mA,线太细了容易断,太粗了成本受不了。
七、计算变压器电感量
公式还是法拉第电磁感应定律公式。
八、核算以上参数
至此变压器设计基本算完毕。
下面把用到的公式看看弄成PDF格式是否可以上传。



后大家自己编一个表格,根据上面我的公式,这样变压器设计基本就完成了。
我只能给出模板,PDF的,大家自己动手做。

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大体看了下,反射电压的选取和KRP略有差异,不做太多评价,环路那部分的计算取值以及穿越频率和相位裕度,理论值,和实际在板子上测试的有很大出入,所以还是以实际实物作出后,用环路分析仪测试穿越频率和相位裕度较准确一些。



Krp=1是临界模式,<1是CCM模式,>1是DCM模式。

波形无法上传,等我研究下是什么原因,上传波形后就一目了然了。


虽然套用的是法拉第电磁感应定律,但是对公式没有理解透,电流是上升的电流,非峰值电流,Np=Vs*Ton/Bset/Se来算,这个时候你还没有到计算电感量的那一步,另外Lp=Vs*Tona(核算后的)/[Ippa(核算后的)*Krp],Ippa*Krp才是上升的电流,我们前面已经定义了,Krp为峰峰值/峰值电流。


1.如果是初学者建议把3842吃透,然后无论哪家的IC原理都差不多,只不过集成了很多其他的功能,如OLP\OTP、软启动等等的。用哪家的IC无所谓,关键IC的datasheet你的吃够,这样就OK了。
2.PFC在2009年学习的时候就玩过了,当时玩的MC33262和NCP1654,前者是CRM模式,后者是CCM模式的,无论哪种,把datasheet看懂,然后自己编写一个表格方便以后用。


反射电压的选取和以下因素有关
低输入电压,如果你电源是85~264Vac输入,那么85*1.2=102Vdc(一般电解电容由于成本的问题要*1.2,如果电解不惜成本可以*1.414,看情况了,这个电压是整流滤波后的电压,它是有纹波的,按照波谷考虑),我们选取100Vdc,D=Vor/(Vor+Vs),如果你反射电压选取80V,那么占空比D就是80/(80+100)=0.44,一般在低输入电压的时候大占空比不要超0.5,超了0.5,会有个右半平面零点,必须加斜坡补偿来抵消,环路不好调试,初学者建议不要尝试,有经验了可以设计大占空比大于0.5,那么Vor可以选大点,但是选大Vor有一问题,在高输入电压的时候264Vac,264Vac*1.414=374V,如果你反射选取的大,在MOS管关断的时候可以计算峰值电压为:374V+Vor+漏感和杂散电容谐振引起的尖峰=...,MOS的耐压就要选的高一些,这样成本又上去了,当然你可以选择RCD+TVS的方式做吸收,这个还是折中的问题,性价比大化是根本。  
现在这种反激电源,恨不得能省个贴片电阻,绝不加贴片电阻,成本拼的太厉害了。


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| 发布时间:2017.05.11    来源:电源网
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