考虑到实际绕线的绝缘层等的影响,须考虑填充系数(取0.8), 即:
Ap = AeAw/0.8=1.736×1000 / 0.8 = 2207.5
通过上面计算,EE19磁芯比较接近,考虑到辅助绕组和 其他因素选择EE20磁芯。 为计算方便,(3)式可修正为:
Ap = AwAe = 6500×P0 / (△B×J×f) (4) 单位:
P0 ----- 瓦特; △B ---- 特斯拉
J ------ 安培/平方毫米 f ------ 千赫兹 Ap ------ 毫米的四次方
在实际使用中一定要注意公式的应用条件,公式(4)是在 单端反激式开关电源电流断续模式下推导出来的,并且用 了一系列假设:
1.窗口使用系数SF:0.4
2.初级绕组面积Ap = 次级绕组面积 As 3.当直流输入电压最低时Dm=0.5 4.电源效率η= 0.8 5.填充系数为0.8
因此,该计算值在使用中要根据实际情况酌情修正,并且作 为我们选择磁芯的一个大致参考,由于工艺的原因必须通过 实践验证而最终确定。
另外单端反激式开关电源中,他激式和自激式的效率差别 比较大,一般自激式的效率比较低,大概在0.7左右,使用 公式(4)时要乘以(0.8/0.7=)1.15进行修正。
磁芯选好后,在反激式开关电源设计过程中应该遵循的规则 将在反激式开关电源设计的思考四中讨论。
反激式开关电源设计的思考四-反激式开关电源设计应遵循的规则
字体大小:大 | 中 | 小 2007-03-20 16:41 - 阅读:1783 - 评论:10
反激式开关电源设计的思考四 -反激式开关电源设计应遵循的规则
王佰营 徐丽红
(www.wbymcs51.blog.bokee.net)
由于反激式开关电源的特殊性,在设计时要特别考虑的问 题就多一些,归纳起来有如下几点:
一、任何时刻开关管上所承受的电压都要低于它所能够承受 的最大电压,并且要有足够的安全裕量; 以此为出发点,就确定了变压器的变比: Ucemax = Uinmax + N·Uo + Upk + Uy 式中:Ucemax-开关管所能承受的最大电压 N-变比初级匝数Np / 次级匝数Ns Uin-直流输入电压最大值 Uo-输出电压
Upk-漏感所产生的电压 Uy-电压裕量
此式很重要一点,就是确定了变比N,变比一确定一系列 问题就确定下来;比如: 反射电压:VoR = N·Vo;
占空比: D = VoR /( Vin +VoR); 导通时间: Ton = D·T
变比一定要选择合适,以使电路达到优化;若使用双极型 晶体管对其基电极的控制很重要,因为它影响着Vcemax的 大小:Vces>Vcer>Vceo;在ce间承受最高电压时最好保证 be结短接或者反偏,此时晶体管就可承受较高的反偏电压. 二、任何时刻都应保证磁芯不饱和;
由于反激式开关变压器的特殊性,磁芯饱和问题在反激式 变换器的设计中尤为重要。一旦磁芯饱和,开关管瞬间就 会损坏。为防止磁芯饱和反激式开关变压器磁芯一般都留 气隙,显著扩大磁场强度的范围,但仅靠气隙并不能完全
解决磁芯饱和的问题,由磁感应定律很容易得出:
由(1)式知:
磁感应强度与输入电压和导通时间有关。在输入 电压一 定时,由反馈电路保证Ton的合适值。 在工作过程中,根据磁饱和的形式分两种情况: 一种是:一次性饱和:
当反馈环路突然失控时,在一个周期内导通一直 持续, 直到过大的Ip使磁芯饱和而使开关管立即 损坏; 另一种是:逐次积累式饱和:
磁芯每个周期都有置位与复位动作,反激式开关 电源磁 芯置位是由初级绕组来实现,磁芯复位是由 次级绕组和 输出电路来实现。当电路等设计不当时, 每次磁芯不能 完全复位,一次次的积累,在若干周期内磁芯饱和。就像 吹气不一样,一口气吹破就相当磁芯一次性饱和;每吹一 次,就排气,但每次排气量都比进气量少一点,这样循环 几次后,气球就会被撑破的;若每次充排气量相同,气球 就不会破的,磁芯也是如此,如下图:
磁芯从a→b→c为置位,从c→d→a为复位,每个周期都要 回到a,磁芯就不会饱和。对于反激式开关电源的断续模 式,磁芯复位一般是不成问题的。
三、始终保持变换器工作于一个模式如CCM或DCM;不要在两 个模式之间转换,这两种模式不同,对反馈回路的调节
电路要求也不同,在考虑某一种模式而设计的调节电路, 如运行到另一模式时易引起不稳定或者性能下降。 四、保证最小导通时间不接近双极性开关管的存储时间;( MOSFET管例外)
在设计反激式开关电源时,特别在开关电源 频率较高 、直流输入电压最高,负载又较轻 时,开关导通时间 Ton最小,若这个时间接近或小于双极性晶体管的存储时 间(0.5μs~1.0μs)时,极易造成开关管失控,而使磁 芯饱和。此时就要重新审视开关频率的选择,或能否工作 于如此高电压或者通过调节占空比来适应。或者选用其 他电路拓扑。
五、不要将变换器的重要元件的参数选得接近分布参数;具 体来说,电阻不要太大,电容器和电感器不要太小。 (1)许多反激式开关电源都有一个振荡频率,由IC芯片提供 ,如UC3842,由RC决定,当把R选择太大,C太小时,就 易使稳定性特别差;如电容C小得接近分布参数,也就是 说 取掉该电容由线路板及其它元件间的分布参数而形成 的容值都和所选的电容容值差不多;或者所选电阻太大以 至于线路板上的漏电流所等效的阻值都和所选的电阻大小 差不多;这将 造成工作不稳定,如温度或湿度变化时其 分布参数也跟着变 化,严重影响振荡的稳定性。R一般 不要大于1M欧,C一般不 要小于22PF。 (2)反激式开关电源的输出功率如下式:(DCM)
注意:由于笔误,应为:U2=U*U,D2=D*D