精通开关电源设计.pdf

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在正激和反激变换器中,变压器的作用:1、电网隔离 2、变压器“匝比”决定恒比降压转换功能,包括三种基本拓扑电路的各个参数的计算
电路 L1 Yo 12Y 口1 C1 电容的输入输山平均电沇为,在整个周期内电感平均电流=负载平均电流,所以有: ,极管只在关断时流过电流,所以=×(-) 则平均开关电流 ,由基尔霍夫电压定律知 导通时: 假设相比足够小 关断时 假设相比足够小 由、可得 (+) 由可得: ) ,直流电流三电感平均电流,即 见 ,纹波电流 ) ,电流纹波率=△= 在啪界导通模式下,=,此时=见 × FF×( ,峰峰电流 ,峰值电流= (+)× (+)×=(+) 最恶劣输入电压的确定: 不变,对的影响 增加↑ 不变,所以↑ 要在最大输入电压时设计电路 例题:变压器的电压输入范围是,输出电压为,最大输出电流是。如果开关频 率是 那么电感的推荐值是多大? 解:也可以用伏微杪数快速求解,见 () 电路存 时设计电感 ()由得到= (一) (+)×=( ()需要 附近的电感 例题:变换器,电压输入范围是,输出电压为,最大负载电沇是。期望 电流纹波率为(最大负载电流处),假改 并且 那 么选择一个产品电感并验证这些应用。 解: 电路在最大输入电压 时设计 2 boos七 C2 Sw1 ,二极管只在关断时流过电流=负载电流,所以=×(-) ,则平均开关电流 ,由基尔霍夫电压定律知 导通时 + 假设相比足够小 关断时: + 假设相比足够小 由、可得 (+) 由可得: )十 ,直流电沇=电感平均电流,即 ,纹波电流 × 由 得, △ ,电流纹波率=△ 在临界导通模式下,=,此时=见 F ( ×( (-) 电感量公式 (-) 的最佳值为,见 ,峰峰电流 × ,峰值电流-+=(+)×=(+)×=(+)×(一) 最恶劣输入电压的桷定:要在最小输入电压时设计电路 例题:输入电压范围 输出电压,最大负载电流,开关管频率分别为 ,那么每和情况下最合适的电感量分别是多少?峰值电流分别是多大?能量 处理要求是什么? 解:只考虑最低输入电压时,即 若 则 (+) 电感量 buck-boost SW2 12 CS vin ,二极管只在关断时流过电流=负载电流,所以=×( ,则平均开关电流= ,由基尔霍夫电压定律知 导通时 十 假设相比足够小 关断时 假设相比足够小 由 可得 由可得: (-) ,直流电流=电感平均电流,即 (-) ,纹波电流=A ,电流纹波率=△ 在临界导通模式下,一,此时=见 × =PF×(-) ,峰峰电流 峰值电流 (+)×=(+)×=(+)×(-) 最恶劣输入电压的确定:要在最小输入电压时设计 电路 第章离线式变换器设计与磁学技术 在正激和反激变换器中,变压器的作用:、电网隔离、变压器“匝比”决定恒比降压转 换功能。 绕组同名端,当一个绕组的标点端电压升至某一较高值时,另一个绕组标点端电压也会升至 较高值。同样,所有标点端电压也可以同一时间变低。因为它们绕组不相连,但在冋一个磁 心上,磁通量的变化相同。 漏感:可看作与变压器一次电感串联的寄生电感。开关关断的时刻,流过这两个电感的电流 为,也即为一次电流峰值。然而,当开关关断时,一次电感所存储的能量可沿续流通路 (通过输出二极管)传递,但是漏感能量却无传递通路,所以就以高压尖峰形式表现出来。 般把尖峰简单的消耗掉 反激变换器 了 n=np/ns CIN D2 Ik ns DIODE R1 口1 MTD4P06 一次等效模型 次等效模型 中心值 占空比 纹波率 反激在轻负载时进入,在重载时进入模式 例子 的常用输入 反激变换器,欲设计输出为 和 设计合 适的反激变压器,假定开关频率为 ,同时,尽量使用较经济的额定值为 解 反激可简化为 拓扑 ,确定和 最大输入电压时,加在变化器上的整流直流电压是 的额定电压,裕量取,漏极的尖峰电压为 需选取标准的稳压管 时,稳压管消耗明显下降,则 匝比 假设输出二极管正向压降为 则匝比为: ) 最大占空比(理论值) 这时为%效率 一次与二次有效负载电流 若输出功率集中在,其负载电流为 一次输入负载电流为 占空比 输入功率 效率 平均输入电流 因为输入电流只在开关导通时才有 因为输出电流只在开关断开时才有 一次和二次电流斜坡实际中心值 二次电流斜坡中心值为(集中功率时) 次电流斜坡中心值 峰值开关电流 取 (+) 伏秒数 输入电压为 导通时间 μ 所以伏秒数为 凡L 一次电感 离线式变压器,需降低高频铜耗、减小变压器体积等各和原因,通常取 磁心选择 为经验公式,待实践 磁心面积 匝数 如前面的电压相关方程= 则 ,此时的应该为△ =伏秒数,Δ= (+)铁氧体磁心 则有·次绕组匝数(和书上的计算公式不·样,需要公式变换) (+) 匝 则输出的匝数是 匝≈匝取整数 反过来计算 绕组的匝数是(+)(+) ≈匝,二极管压降分别取和 实际的磁通密度变化范围 △(+) 磁隙 磁芯间距 导线规格和铜皮厚度选择 是个问题,后续看 反激电源设计实例 的待机部分,变压器 待机电源 ,超薄电源用,要求变压器体积小,待机电流小于 开关频率 ,电压输入范围 的芯片内置 ,假设效率η= 电压输入范围 最小输入电压 ,如下图,电容充电的问趣,电压有%—%的 变化,所以 DC link voltage ripp DC link voltage Dc=1/T3 2-25 图2:DC电压被形 确定最人占空比 在下,一般小于,避免谐波振荡。取典型值 反射电压 ) 公式原理是初级次级绕在同个磁心上,其磁通总量△Φ相等 变压器的磁心面积一样,不同的就是匝数 初级的△Φ=△=△ △Φ次级的磁通总量 在开关导通时间 在廾关断廾时间 推出 匝比 实际为 ,变压器的初级电感 反激有和两和工作模式,随负载和输入电压的变化而变化,超薄电源为将变压 器最小化,将初级电感取小,在最小输入电压时,将电路工作在临界导通模式,则正常工作 时都是在模式。此时电流的纹波率

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