3,反激電源變壓器參數(shù)設(shè)計(jì)
從今天開始,我們一起來(lái)討論一下反激電源變壓器的設(shè)計(jì)。其實(shí),反激電源的變壓器設(shè)計(jì)方法有很多種。條條大路通羅馬,我們究竟要選擇哪條路呢?我的想法是,選擇自己熟悉的路,選擇自己能理解的設(shè)計(jì)方法。有的設(shè)計(jì)方法號(hào)稱是最簡(jiǎn)單的,有的設(shè)計(jì)方法號(hào)稱是最明了的。但我認(rèn)為,適合你自己的才是最好的。更何況,有些設(shè)計(jì)方法,直接給個(gè)公式出來(lái),沒有頭沒有尾的,莫名其妙,就算按照那種方法計(jì)算出來(lái)你要的變壓器,但你理解了嗎?你從中學(xué)習(xí)到了什么?我想,授人以魚,不如授人以漁,希望我們能夠通過討論反激變壓器的設(shè)計(jì)過程,讓大家不僅學(xué)會(huì)怎么計(jì)算反激變壓器,更要能通過設(shè)計(jì),配合上面的電路原理,把反激的原理搞透。岳飛不就曾說(shuō)過:“陣而后戰(zhàn),兵法之常,運(yùn)用之妙,存乎一心?!?一旦把原理搞清楚了,那么就不存在什么具體算法了。將來(lái)的運(yùn)用之妙,就存乎一心了??梢愿鶕?jù)具體的參數(shù)細(xì)化優(yōu)化!
其實(shí),要設(shè)計(jì)一個(gè)變壓器,就是求一個(gè)多元方程組的解。只不過呢,由于未知數(shù)的數(shù)量比方程數(shù)量多,那么只好人為的指定某些參數(shù)的數(shù)值。對(duì)于一個(gè)反激電源而言,需要有輸入指標(biāo),輸出指標(biāo)。這些參數(shù),有的是客戶的要求,也是我們需要達(dá)到的設(shè)計(jì)目標(biāo),還有些參數(shù)是我們?nèi)藶檫x擇的。一般來(lái)說(shuō),我們需要這些參數(shù):
輸入交流電壓范圍、輸出電壓、輸出電流、效率、開關(guān)頻率等參數(shù)。
對(duì)于反激電源來(lái)說(shuō),其工作模式有很多種,什么DCM,CCM,CRM,BCM,QR等。這里要作一個(gè)說(shuō)明:CRM和BCM是一種模式,就是磁芯中的能量剛好完全釋放,次級(jí)整流二極管電流剛好過零的時(shí)候,初級(jí)側(cè)MOS管開通,開始進(jìn)行下一個(gè)周期。
QR模式,則是磁芯能量釋放完畢后,變壓器初級(jí)電感和MOS結(jié)電容進(jìn)行諧振,MOS結(jié)電容放電到最低值時(shí),MOS開通,這樣可以實(shí)現(xiàn)較低的開通損耗。也就是說(shuō),QR模式是的mos開通時(shí)間比CRM模式還要晚一點(diǎn)。
CRM/BCM、QR模式都是變頻控制,同時(shí),他們都是屬于DCM模式范疇內(nèi)的。
而CCM模式呢,CCM模式的電源其實(shí)也包含著DCM模式,當(dāng)按照CCM模式設(shè)計(jì)的反激電源工作在輕載或者高輸入電壓的時(shí)候,就會(huì)進(jìn)入DCM模式。
那么就是說(shuō),CRM/BCM,QR模式的反激變壓器的設(shè)計(jì),可以按照某個(gè)特定工作點(diǎn)的時(shí)候的DCM模式來(lái)計(jì)算。那么我們下面的計(jì)算就只要考慮DCM與CCM兩種情況了。
那么我們究竟是選擇DCM還是CCM模式呢?這個(gè)其實(shí)沒有定論,DCM的優(yōu)點(diǎn)是,反饋容易調(diào),次級(jí)整流二極管沒有反向恢復(fù)問題。缺點(diǎn)是,電流峰值大,RMS值高,線路的銅損和MOS的導(dǎo)通損耗比較大。而CCM的優(yōu)缺點(diǎn)和DCM剛好反過來(lái)。特別是CCM的反饋,因?yàn)榇嬖趶腄CM進(jìn)入CCM過程,傳遞函數(shù)會(huì)發(fā)生突變,容易振蕩。另外,CCM模式,如果電感電流斜率不夠大,或者占空比太大,容易產(chǎn)生次諧波振蕩,這時(shí)候需要加斜坡補(bǔ)償。所以呢,究竟什么時(shí)候選擇用什么模式,是沒有結(jié)論的。只能是“運(yùn)用之妙,存乎一心”了。隨著項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的增加,對(duì)電路理解的深入,慢慢的,你就能有所認(rèn)識(shí)。
還有一個(gè)重要的參數(shù),占空比,這個(gè)參數(shù)既可以人為指定,也可以通過其他數(shù)值的確定來(lái)限制。那我們先來(lái)看看,占空比受那些因素的影響呢?