反激設計一般先從反射電壓或最大占空比入手,這二者是相互關聯的都與匝比n有關,如果直接從匝比n入手則更直觀(見下圖)。
圖1-1 反射電壓、占空比與咋比n的關系
上圖中取n=14,反射電壓Vor=80V,占空比Dmax=0.45。
反激設計一般先從反射電壓或最大占空比入手,這二者是相互關聯的都與匝比n有關,如果直接從匝比n入手則更直觀(見下圖)。
圖1-1 反射電壓、占空比與咋比n的關系
上圖中取n=14,反射電壓Vor=80V,占空比Dmax=0.45。
暫取電感Lm=400uH,算得Vin=100V、Pout=60W條件下的電流紋波率r=1.2、占空比Dmax=0.44,電流紋波率和占空比同輸出功率的關系如下:
圖1-5 低壓時r、Don與輸出功率的關系
取電感Lm=400uH,算得Vin=300V、Pout=60W條件下的電流紋波率r=2.428、占空比Dmax=0.191,電流紋波率和占空比同輸出功率的關系如下:
圖1-6 高壓時r、Don與輸出功率的關系
第三步計算AP值選磁芯
圖3-1 Ap值與電流紋波率r的關系
根據之前的條件輸入電壓Vin=100V、電感Lm=400uH、開關頻率fo=60Khz、輸出功率60W,計算出電流紋波率r=1.2。假設窗口系數Ku=0.4、Bm=0.2T 、Jm=400A/cm^2,算出最小Ap=0.707。
如圖3-1,CCM模式越深Ap值越大(變壓器體積越大),《精通開關電源設計》的作者建議r≈0.4為最優值。
1、因這里的Bm、Jm都是假設的所以得出的Ap值只能作為選型參考,后續還要進行反向驗算(損耗分析)。
2、實際磁芯Ap值不是連續的有的間隔會較大可能會造成設計上的“浪費”,這時可以通過修改開關頻率、電流紋波率等參數來重新修正設計。
前面假設初次級匝比Nz=14,考慮到線圈只能取整數圈(或半圈)實際上取匝比Nz=14是不合理的,見下圖輸出匝數分別為2、3、4的匝比關系。
圖4-2 匝比與初級匝數
如圖4-2如果將匝比控制在14-16之間則有5個可選值,這里選np=48、ns=3、Nz=16,重新修正參數得:
圖4-3 匝比Nz=16時的參數
初級匝數np可調節銅損和鐵損比例np越大銅損比例越大,資料中多是按Bmax=0.2T來計算(這里np=44)貌似鐵損比例大一些效率更高?期望在損耗分析中能找出答案。