不连续模式反激拓扑变压器的设计计算方法

不连续模式反激拓扑变压器的设计计算方法

许永辉 技术研究部

一、变量说明：

DS V ——主开关管MOSFET 漏源极电压； in V ——原边输入直流电压； o V ——副边输出直流电压；

MOSFET V ——主开关管能承受的最大电压应力； 漏感V ——变压器漏感引起的尖峰电压；

N ——变压器原副边匝比；

P N ——变压器原边匝数；

S N ——变压器副边匝数；

D ——占空比；

漏感L ——变压器原边漏感； P L ——变压器原边励磁电感； P I ——变压器原边峰值电流；

S f ——开关频率； S T ——工作周期；

η——反激电源效率；

w B ——变压器磁芯工作磁通密度； e A ——变压器磁芯有效面积；

吸收C ——RCD 或RC 吸收电路中的吸收电容；

R ——RCD 或RC 吸收电路中的阻尼电阻；

o P ——电源输出功率。

二、计算步骤：

1、由主开关管MOSFET 的电压应力确定变压器变比N ：

max _max _max max _max _%80MOSFET o in DS V V V N V V ×≤++=漏感

漏感尖峰电压的计算如下：

2

max _2max _2

121漏感吸收漏感V C I L P = ⇒max _max _P I C L V ⋅=吸收

漏感漏感

一般取：

max _max _%)30~%20(in V V ×=漏感⇒?max =N

从而确定变压器变比N 的取值。

2、计算变压器原、副边匝数：

为保证变压器工作在不连续模式，由变压器的伏秒平衡，有：

s o s in T D NV T D V )1(max max min _−≤ ⇒?max =D

确定最大占空比后，计算变压器原边匝数：

max D e

w s in P A B f D V N max

min _=

一般取磁芯工作磁通密度：

T B w )35.0~25.0(=⇒?=P N

副边匝数：

?==

N

N N P

S 3、计算变压器原边励磁电感量：

⎪⎩⎪

⎨⎧==ηmax _2

max _max _max min _2

1o s

P P P P s in P f I L I L T D V 根据实际情况，取反激电源效率：%90~%60=η

⇒?=P L ，?max _=P I

考虑变压器制作工艺引入的误差，确定原边励磁电感量的取值及误差范围。

P L 4、由工作频率及趋肤深度确定变压器各绕组线径，由电流密度确定线股数，电流密度

一般取4A/mm 2。

5、由变压器实际漏感的大小，及原边峰值电流的最大值，确定吸收电容的大小：

2

max

_2

max _漏感漏感吸收V I L C P =

在RC 吸收电路中，为使LC 振荡尽快衰减，串联阻尼电阻R 的取值应使得电路阻尼比ξ值为1，即：

12

==

漏感

吸收串联

吸收L C R ξ ⇒吸收

漏感

串联C L R ⋅

=2 在RCD 吸收电路中，为使LC 振荡尽快衰减，并联阻尼电阻R 的取值应使得电路阻尼比ξ值为1，即：

121==

吸收漏感并联

吸收C L R ξ ⇒吸收

漏感并联C L

R ⋅=21 但这样的取值会比较小，导致电路损耗过大；由于的作用是消耗寄存于漏感中的能量，故有：

并联R 并联R S P T R V I L V C ⋅≤=并联漏感漏感漏感吸收2

max _2

max _2max _2121 ⇒吸收

并联C T R S 2≤

也就是说，并联RC 的时间常数：

S T C R 2≤=吸收并联τ

许永辉

2009年1月21日星期三