逐步講解 CCM反激變壓器的計(jì)算分析

簡(jiǎn)介：CCM是電感電流連續(xù)模式的簡(jiǎn)稱(chēng)，目前采用這種模式的反激變壓器正在逐漸流行起來(lái)。無(wú)論哪種類(lèi)型的變壓器，計(jì)算方面的問(wèn)題永遠(yuǎn)是最復(fù)雜的，網(wǎng)絡(luò)上關(guān)于電路設(shè)計(jì)和硬件方面的資料很多，但是對(duì)計(jì)算部分進(jìn)行詳解的文章卻比較少，小編特意將達(dá)人的經(jīng)驗(yàn)總計(jì)為文章，幫助大家掌握CCM模式反激變壓器的計(jì)算。

在這篇文章當(dāng)中我們將主講CCM模式反激變換器的各類(lèi)計(jì)算公式，以及波形。

基本參數(shù)

最小直流電壓Vdcmin：100V開(kāi)關(guān)頻率F：65KHZ

最大直流電壓Vdcmax：375V反射電壓VOR：120V

輸出電壓Vo：12V原邊開(kāi)關(guān)管壓降Vdson：0.5V

輸出功率Po：100W(8.33A)輸出整流管壓降Vd1：0.5V

變換效率η：0.9VCC整流管壓降Vd2：0.5V

次級(jí)匝數(shù)Ns：7T磁芯：EER35/40

注：1、非實(shí)際產(chǎn)品，僅做舉例。

因?yàn)镠VDC電壓的大小與Cin、溫度密切相關(guān)，故不定義Vacmin;

3、原邊電流的計(jì)算，其實(shí)是參考了《開(kāi)關(guān)電源手冊(cè)》，見(jiàn)p156--p180，110W反激變壓器設(shè)計(jì)，原文中定義的原邊電流，IP2=3*IP1，即KRP=0.66。本文中用X、Y、Z來(lái)描述原邊電流，即固定X=10，Y為任意值，KRP也就為任意值。

4、損耗的計(jì)算參考了《開(kāi)關(guān)電源仿真》p542，90W反激變壓器設(shè)計(jì)。

5、各種公式再陸續(xù)補(bǔ)充、修正;

6、計(jì)算結(jié)果利用了PI的電子數(shù)據(jù)計(jì)算表格核算，代入相關(guān)關(guān)鍵參數(shù)即可。

圖1

注：因?yàn)閂DS的峰值電壓與漏感有密切關(guān)系，故計(jì)算式中沒(méi)有包括尖峰電壓;

原邊有效電流的計(jì)算公式取自于《開(kāi)關(guān)電源仿真》。

需要注意的是，這里TON、TOFF標(biāo)反了，由于影響不大所以暫時(shí)就不改了，下一步是原邊的各種損耗計(jì)算。

注意第7步之后，有兩種計(jì)算方法：

第一種方法是先計(jì)算出峰值電流、紋波電流，再通過(guò)紋波電流來(lái)計(jì)算出原邊電感量，公式：LP=V*TON/Ip。

第二種計(jì)算方法是，先計(jì)算出原邊電感量，然后通過(guò)紋波電流計(jì)算出峰值電流，公式：Ip=Ia/Dmax+△i/2

(第二種方法見(jiàn)《變壓器電感器設(shè)計(jì)手冊(cè)》p293----連續(xù)模式隔離BUCK-BOOST變換器設(shè)計(jì))

第14--17步說(shuō)明：

1、這一部分內(nèi)容，選自《開(kāi)關(guān)電源仿真》，深入研究請(qǐng)參考原文。

2、不同的資料計(jì)算方法稍有不同，需要再查資料分析分析。

(關(guān)于開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗，上面的計(jì)算方法應(yīng)該是正確的，參考《精通開(kāi)關(guān)電源》第5章。最有可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題是，測(cè)量的準(zhǔn)確性如何，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致計(jì)算值與實(shí)際值相差2--5倍。)

磁性元器件計(jì)算或者是次級(jí)參數(shù)計(jì)算。

RCD緩沖電路有兩個(gè)作用，第一個(gè)是限制半導(dǎo)體兩端電壓的上升速率或者是減小EMC干擾，第二個(gè)是鉗位，要明白安裝RCD緩沖的目的是什么。

如果僅僅是鉗位，問(wèn)題就簡(jiǎn)單了，只需要把“多余”的能量?jī)?chǔ)存在足夠大的電容中，然后通過(guò)合適電阻的去消耗它，這里面沒(méi)有太多的學(xué)問(wèn)。普通的中小功率ACDC變換器，鉗位電容選擇2200PF--0.1UF都是可以的。

漏感中儲(chǔ)存的能量越大，開(kāi)關(guān)頻率越低，鉗位電容的容量肯定會(huì)越大。

另外，鉗位電容對(duì)材質(zhì)、體積有一些要求，因?yàn)闀?huì)發(fā)熱。電阻的計(jì)算也很簡(jiǎn)單，繞組或者半導(dǎo)體兩端會(huì)有一個(gè)平臺(tái)電壓，直接計(jì)算就可以了。電阻的阻值決定了功耗，電阻上到底要消耗多少功率，取決于漏感中存儲(chǔ)的能量以及鉗位電壓的幅值。

例：100W的反激變換器，1%漏感，理論上你至少要消耗掉1W的功率，采用3W的電阻;

100W的反激變換器，2%漏感，理論上至少要消耗掉2W的功率，采用6W的電阻;

盡管有一部分能量會(huì)通過(guò)MOS、二極管的開(kāi)關(guān)損耗消耗掉，但R上的損耗大概就是這個(gè)比例，不會(huì)相差太大。需要注意，鉗位電壓和二極管的開(kāi)關(guān)速度、MOS管的驅(qū)動(dòng)能力等等都有很大的關(guān)系。

如果RCD消耗的功率特別大，應(yīng)該是別地地方出了問(wèn)題?？刂骗h(huán)路的問(wèn)題很難說(shuō)明白，建議參考《開(kāi)關(guān)電源手冊(cè)》第三部分，第八章，特別是P435頁(yè)提到的方法三(最后兩行文章)。這里多說(shuō)一句，在分析了眾多大師的作品之后，發(fā)現(xiàn)他們似乎非常喜歡這么干。

另外一點(diǎn)，就是關(guān)于電容的計(jì)算方法，一般來(lái)說(shuō)有三種：