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D、退磁時(shí)間Tres設(shè)計(jì)
由初級(jí)電感和寄生電容產(chǎn)生的諧振必須持續(xù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以便波形可以下降到控制器可以解釋為可以開始另一個(gè)開關(guān)周期的指示的水平。 這個(gè)時(shí)間 tRES 至少等于諧振周期的二分之一——這是從峰值過渡到谷值的時(shí)間。 開關(guān)周期等于 fSW 的倒數(shù)，并且（其最小值，例如在 TM 期間）必須包括導(dǎo)通時(shí)間 tON、退磁時(shí)間 tDEMAG 和 tRES：
不幸的是，如前所述，構(gòu)成引起這種諧振的電容的寄生參數(shù)基本上是未知的，因此假設(shè) tRES 具有初始值。 幸運(yùn)的是，通過針對(duì)大眾市場(chǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)并使用與典型值相反的最壞情況值，tRES 的這種猜測(cè)將足夠接近且設(shè)計(jì)影響最小，并且可以在構(gòu)建轉(zhuǎn)換器后進(jìn)行測(cè)量和驗(yàn)證。 假設(shè) fRES 將小于 1 MHz，因此初始假設(shè) tRES=500 ns 是一個(gè)有效的起點(diǎn)。
1、計(jì)算ton、Lp、Ipri_peak
圖 3表示導(dǎo)通期間的伏秒乘積和退磁期間的伏秒乘積。 在每個(gè)開關(guān)周期，反激變壓器保持能量平衡。 將導(dǎo)通時(shí)間能量與退磁能量（相對(duì)于初級(jí)側(cè)）相等，然后用 tDEMAG 代替即可計(jì)算 tON。 計(jì)算特定設(shè)計(jì)示例的導(dǎo)通時(shí)間：
圖3 導(dǎo)通期間的伏秒數(shù)必須等于去磁期間的伏秒數(shù)，以實(shí)現(xiàn)能量平衡
計(jì)算初始導(dǎo)通時(shí)間后，需要計(jì)算初級(jí)電感 LP，它將滿足負(fù)載在為最小輸入電壓設(shè)置的開關(guān)頻率下的能量需求。 計(jì)算初級(jí)電感，緊接著計(jì)算所得的峰值初級(jí)電流 IPRIpeak：
初始計(jì)算得出初級(jí)電感 LP 為 369 µH，初級(jí)峰值電流 IPRIpeak 為 0.713 A。請(qǐng)注意，調(diào)頻、恒定峰值電流控制器的內(nèi)部邏輯要求最小值為 1A，而電流為 4A IPRIpeak 電流的最大編程設(shè)定值。 無論輸出負(fù)載需要其額定值的 25% 還是 100%，在 FFM 操作期間的每個(gè)周期都會(huì)獲得該未調(diào)制峰值電流。 控制器將調(diào)節(jié)頻率，但不會(huì)調(diào)節(jié)電平。
控制還需要限制最大接通時(shí)間。 如果 tON 和 IPRIpeak 的初始計(jì)算落在控制器的動(dòng)態(tài)調(diào)制范圍之外，則必須迭代 LP 的值，以便在最小和最大頻率鉗位所包圍的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)——同時(shí)滿足最大導(dǎo)通時(shí)間 、IPRIpeak 和指定輸入電壓范圍和輸出功率的功率限制。 在迭代以滿足控制器的要求后，LP、IPRIpeak、tON 和 fSWmax 的最終結(jié)果分別計(jì)算為 191 µH、1.16 A、2.9 µs 和 98 kHz。
E、Vbias設(shè)計(jì)
如前所述，QR 控制器僅在檢測(cè)到退磁后才允許開關(guān)周期開始。偏置繞組在大多數(shù) QR 反激式轉(zhuǎn)換器中起著非常重要的作用。偏置不僅必須設(shè)計(jì)為向控制器提供工作電流，而且還用于指示磁芯何時(shí)退磁并檢測(cè)輸出過壓。繞組按初級(jí)與偏置匝數(shù)比 NPB 縮小比例，以便控制器可以直接監(jiān)控開關(guān)事件，在退磁完成且諧振環(huán)開始時(shí)顯示從高到低的轉(zhuǎn)變。請(qǐng)注意，對(duì)該信號(hào)的任何過濾都會(huì)延遲檢測(cè)，因此適當(dāng)?shù)牟季挚偸潜韧獠窟^濾更好。還必須避免開關(guān)關(guān)斷時(shí)漏電感引起的過度振鈴。如果這種漏感振鈴足夠嚴(yán)重，可能會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)通時(shí)間受阻。低漏電感和良好的布局總是有序的，但可能仍需要一些緩沖。
在原邊關(guān)斷期間，偏置繞組上會(huì)有一個(gè)與反射輸出電壓成正比的電壓，用于輸出過壓保護(hù)。 準(zhǔn)確的信號(hào)需要與次級(jí)繞組的良好耦合。 串聯(lián)電阻將防止控制器偏置引腳上的儲(chǔ)能電容器的峰值充電； 否則電壓電平可能會(huì)上升并使控制器在開啟時(shí)過壓，尤其是在高線電壓下。 始終在 VDD 上使用外部齊納鉗位，即使控制器指示內(nèi)部存在齊納鉗位； 為什么要在控制中心內(nèi)散發(fā)不必要的熱量？
請(qǐng)注意，當(dāng)次級(jí)輸出上的負(fù)載較輕但仍在 FFM 范圍內(nèi)時(shí)，偏置繞組將下垂。 這是因?yàn)榭刂破鲗⒄{(diào)節(jié)開關(guān)頻率以隨著負(fù)載降低而降低，但峰值電流和導(dǎo)通時(shí)間保持不變。 這會(huì)相應(yīng)地縮短退磁時(shí)間并減少轉(zhuǎn)移到偏置繞組的能量。 UCC28610 綠色模式反激式控制器的數(shù)據(jù)表中建議將偏置繞組設(shè)置為 16 V 以獲得最高效的操作，并提供足夠的裕量以避免在開啟和轉(zhuǎn)換期間達(dá)到絕對(duì)最大額定值 . 在輕載遲滯工作模式期間，此設(shè)置還將最小化保持偏置引腳 VDD 電壓所需的電容器尺寸。
以下計(jì)算確定初級(jí)與偏置匝數(shù)比 NPB，以設(shè)置偏置電壓。 誠(chéng)然，偏置電壓與次級(jí)線圈的匝數(shù) NS 直接相關(guān)，但大多數(shù)磁體制造商并未披露其磁體制造中使用的實(shí)際具體匝數(shù)（如 NP、NS、NB）。 它們僅指定相對(duì)于初級(jí)的匝數(shù)比。 VF 是指輸出二極管的正向壓降； VFbias 是指偏置繞組上使用的二極管兩端的正向壓降，假設(shè)為 0.7 V：
關(guān)于磁性器件
反激電感的設(shè)計(jì)在2012電源設(shè)計(jì)研討會(huì)Lou Diana的“實(shí)用磁性設(shè)計(jì)電感器和耦合電感器”中有介紹，這里不再贅述。 但是一些指導(dǎo)方針是確保成功設(shè)計(jì)所必需的。 偏置繞組必須與次級(jí)繞組和初級(jí)繞組良好耦合，這一點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)樗诖_定 QR 開關(guān)狀態(tài)方面起著如此重要的作用，并用于準(zhǔn)確的故障檢測(cè)。 您應(yīng)該在初級(jí)繞組之間交錯(cuò)偏置繞組和次級(jí)繞組，如圖4 所示——或者更好的是，使用雙線繞組技術(shù)，而不是將偏置留在最外層。 還建議使用成束絞線，使繞組層分布在骨架的整個(gè)寬度上。
圖 15 – QR 反激變壓器（也稱為反激耦合電感器）的推薦繞組配置
必須避免由于漏感引起的過度振鈴。 為了最大限度地減少漏電感，請(qǐng)使用三層絕緣線來滿足隔離要求，而不是在繞組之間使用多層膠帶屏障。 使用帶有圓形中心柱的芯線，以便電線鋪設(shè)良好將減少泄漏。
變壓器是 EMI 的主要貢獻(xiàn)者。 將連接到 MOSFET 漏極的初級(jí)繞組末端放置在最內(nèi)層，最靠近磁芯，將有助于屏蔽 dV/dt 噪聲。 同樣，纏繞次級(jí)，以便如果需要多層，則外層不是開關(guān)節(jié)點(diǎn)。 以這種方式纏繞可能有助于避免在整個(gè)組件周圍使用銅輻射屏蔽或“腹帶”。 從偏置繞組的二極管端向初級(jí)接地添加一個(gè)小電容器（小于 100 pF）將有助于將噪聲從變壓器中轉(zhuǎn)移出去。 如果間隙分布在所有外腿上，則僅在中心腿上留縫隙將減少來自邊緣的輻射 EMI。
這種調(diào)制方法的一個(gè)特點(diǎn)是任何明顯負(fù)載下的開關(guān)頻率都超出了可聽范圍。 在非常輕的負(fù)載操作期間，當(dāng)轉(zhuǎn)換器處于滯后模式時(shí)，突發(fā)脈沖包可能在可聽范圍內(nèi)，但功率水平如此之低，這應(yīng)該不是問題。 通過用柔性環(huán)氧樹脂填充中心間隙并對(duì)整個(gè)磁性組件進(jìn)行清漆以減少磁芯、線圈和線軸之間的任何機(jī)械顫動(dòng)，可以消除任何輕微的可聽噪音。