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高效率反激变换器设计隐藏技巧资料下载

2076037 2021-04-03 | pdf | 344.7KB | 次下载 | 5积分

资料介绍

变压器设计高效率反激变换器大部分设计技巧隐藏在变压器里绕组结构和磁决定变压（换）器性能是绕组结构在决定运行参数绕组结构的约束条件： ●窗口约束原边副边窗口分配用铜量大致相等，满足几何和能量的大致对应。技巧是分配要合理、线包要基本饱满。 ●三明治约束二夹一的意思，是降低漏感的重要措施，技巧是减少EMC结构、安规结构的不利影响，耦合要紧密。还需注意气隙对绕组的影响、磁芯作为导体的影响，辅助绕组的结构和位置。 ●整层约束是降低漏感最重要的措施，技巧是无论如何都要整层密绕、少半匝都不行，均绕不行、半层更不行，匝数太少就双线或多线并绕、或者用与槽宽等宽的铜箔叠绕。绕组结构设计可以归结为平面几何问题。设计目标是漏感最小化、气隙最小化，需要较多的经验、技巧、时间、智慧、精力才能达成。是反激变换器设计的重点，也是高效率反激设计的关键所在。漏感的设计标杆：1%，否则不能实现高效率。绕组结构决定运行参数： ●一个绕组结构最终与原边副边匝数相对应，其匝比决定反射电压： ●反射电压决定原边MOS和副边二极管电压应力（不含尖峰部分）： ● 有了反射电压即可算出原边电流应力： ●由此得到原边电感量： ●基于临界模式的最大PWM特征周期： ●与之对应的最低特征频率和最大占空比：磁参数优化：磁芯选择给出一个（PC40材质的）磁功率应力的经验公式： ●可由此大致判断（λ=1）磁芯是否合适。高效率的设计要求磁应力不能太紧张，也就是变压器（包括绕组和磁芯）的发热不要成为整个电源最突出的。当热应力突出时，应增加磁芯的 Ae.B 或者使用更好的材质。磁芯型号也有影响，骨架槽宽 B 越大于槽深 H 的偏平窗口由于越容易满足整层约束而更有利于减少漏感。磁饱和强度Bs 优化方向是Bs值最优化，约束条件是磁芯品质，可按 Bs（或原边电感量 Lp）扩大20%～30%余量后 Ipk 波形可见临界饱和迹象为判据确定Bs取值。更高的Bs取值，对应更小的气隙、更小的漏感，更小的尖峰电压、可能更高的整机效率。但太高的Bs取值会使上述余量更小、磁芯的品质控制困难、成品率降低。 Bs不能靠估计，要实测。Bs有个最佳值，PC40材质，大约为0.3T，偏离这个最佳值都会降低效率。运行参数优化：匝比 Np/Ns，反射电压 Vr 优化方向是匝比和反射电压最优化，约束条件是原边电压应力（即MOS管耐压）。更大的匝比对应更高的反射电压Vr、更小的峰值电流 Ipk、可能更小的漏感、更大的最大占空比 Dmax、更低的副边电压应力Vs（以便使用最低耐压的肖特基）。但反射电压太高会导致开关电压应力及开关损耗增加，抵消以上效应，应适可而止原边匝数Np 优化方向是原边匝数最优化，约束条件是磁损和开关损耗。更少的原边匝数，对应更小的气隙、更小的漏感绝对值、更小的尖峰、更小原边电感量 Lp、更高的特征频率 Fo、更低的铜损、更大的磁损、更大的开关损耗、可能更高的输入电压低端效率、可能更低的输入电压高端效率。根据这些表现，优化到佳值。电路优化配合一个好的变压器设计出来以后，需要电路与之配合，才能充分发挥高效率特性