1. 反激基本原理介绍
在这里,先将电路看作理想电路分析,不包含电路当中带有的寄生电容和电感的寄生参数。
图1.1 反激模态图a
图1.2 反激模态图b
如图1.1所示,在t=0时刻,开关管S闭合导通,导通即短路,其电压为0,变压器一次侧电压为Vin,激磁电感Lm两端电压为Vin,激磁电感为定值,故激磁电流线性上升,流过开关管S的电流即流过激磁电感的电流。
电流增长率公式:
如图1.2所示,在t=ton时,开关管S断开,断开即断路,无电流通过,变压器二次侧电压Vo,故一次侧电压为,激磁电感电压即一次侧电压,故激磁电流线性向下,此时变压器只剩下副边的绕组正在工作。副边绕组极性转变为上正下负,该状态下的二极管正向导通,存储在激磁电感中的能量通过变压器传递到二次侧,再通过二极管释放到输出储能电容C和负载上。在此状态,初级绕组中的电流Ip转移到次级绕组上,次级电流Is从最大值减小,DCM模式下Is会一直降到0,其下降速度为:
在toff1时,在电感电流断续导通模式,所有在初次侧导通时储存在电感里能量传递到二次侧在开关切换的时候,二次侧电流衰减到0。
2. 反激电路设计举例
输入电压为90V/AC-265V/AC
输出电压为19V
输出电流为0A-3.42A
输出功率为65W
使用芯片MPX2002
工作频率70kHz
那么可以将规格填入MPS的MPX2002的设计工具
3. 输入电容选取
经验取值为2~3uF/W,控制成本,可选取100uF
理论依据:
同样可以把数据填入设计工具,可以得到输入电容取值后的最大输入电压Vinmax和最小输入电压Vinmin。
4. 反射电压的确定
反激开关电源中,反射电压是指变压器二次侧绕组反射回变压器一次侧绕组的电压。当反射电压与输入电压之和超过主开关管的耐压时,开关管会被击穿。当输入电压耦合到变压器次级的电压与输出电压之和超过变压器次级的二极管的耐压值时,二极管会被击穿。因此,反射电压的正确取值是必要的。
当开关管导通时,变压器次级二极管的电压为:
当开关管断开时,主MOSFET的漏极和源极电压为:
反射电压取值在低压输出(5V)时取值80~100V,高压输出(24V)时取值100~135V;19V输出时取值114V,考虑Mos的电压应力小;变比N取值6~7.
可以得出反射电压为:
5. 变压器电感值计算
Vin最低电压时工作在BCM,可获得最简易的电感计算,根据占空比计算公式:
此处Vin,代入的是Vinmin可以得到最大占空比。
计算MOSFET开关周期:
计算开关管最大开通时间:
计算最大输入电流:
初步效率取0.9。
计算原边电流值:
电感电流纹波系数Kp决定了电流大小,也决定了CCM模式还是DCM模式,Kp一般取值0~1之间。Kp=1为DCM,全范围输入Kp取值0.6~0.8, 230Vac下取值0.8~1。
计算纹波电流值:
计算激磁电感值:
同样可以把数据填入设计工具,可以得到变压器励磁电感值: