不连续模式反激拓扑变压器的设计计算方法

不连续模式反激拓扑变压器的设计计算方法
许永辉 技术研究部
一、变量说明：
DS V ——主开关管MOSFET 漏源极电压； in V ——原边输入直流电压； o V ——副边输出直流电压；
MOSFET V ——主开关管能承受的最大电压应力； 漏感V ——变压器漏感引起的尖峰电压；
N ——变压器原副边匝比；
P N ——变压器原边匝数；
S N ——变压器副边匝数；
D ——占空比；
漏感L ——变压器原边漏感； P L ——变压器原边励磁电感； P I ——变压器原边峰值电流；
S f ——开关频率； S T ——工作周期；
η——反激电源效率；
w B ——变压器磁芯工作磁通密度； e A ——变压器磁芯有效面积；
吸收C ——RCD 或RC 吸收电路中的吸收电容；
R ——RCD 或RC 吸收电路中的阻尼电阻；
o P ——电源输出功率。

二、计算步骤：
1、由主开关管MOSFET 的电压应力确定变压器变比N ：
max _max _max max _max _%80MOSFET o in DS V V V N V V ×≤++=漏感
漏感尖峰电压的计算如下：
2
max _2max _2
121漏感吸收漏感V C I L P = ⇒max _max _P I C L V ⋅=吸收
漏感漏感
一般取：
max _max _%)30~%20(in V V ×=漏感⇒?max =N
从而确定变压器变比N 的取值。

2、计算变压器原、副边匝数：
为保证变压器工作在不连续模式，由变压器的伏秒平衡，有：
s o s in T D NV T D V )1(max max min _−≤ ⇒?max =D
确定最大占空比后，计算变压器原边匝数：
max D e
w s in P A B f D V N max
min _=
一般取磁芯工作磁通密度：
T B w )35.0~25.0(=⇒?=P N
副边匝数：
?==
N
N N P
S 3、计算变压器原边励磁电感量：
⎪⎩⎪
⎨⎧==ηmax _2
max _max _max min _2
1o s
P P P P s in P f I L I L T D V 根据实际情况，取反激电源效率：%90~%60=η
⇒?=P L ，?max _=P I
考虑变压器制作工艺引入的误差，确定原边励磁电感量的取值及误差范围。

P L 4、由工作频率及趋肤深度确定变压器各绕组线径，由电流密度确定线股数，电流密度
一般取4A/mm 2。

5、由变压器实际漏感的大小，及原边峰值电流的最大值，确定吸收电容的大小：
2
max
_2
max _漏感漏感吸收V I L C P =
在RC 吸收电路中，为使LC 振荡尽快衰减，串联阻尼电阻R 的取值应使得电路阻尼比ξ值为1，即：
12
==
漏感
吸收串联
吸收L C R ξ ⇒吸收
漏感
串联C L R ⋅
=2 在RCD 吸收电路中，为使LC 振荡尽快衰减，并联阻尼电阻R 的取值应使得电路阻尼比ξ值为1，即：
121==
吸收漏感并联
吸收C L R ξ ⇒吸收
漏感并联C L
R ⋅=21 但这样的取值会比较小，导致电路损耗过大；由于的作用是消耗寄存于漏感中的能量，故有：
并联R 并联R S P T R V I L V C ⋅≤=并联漏感漏感漏感吸收2
max _2
max _2max _2121 ⇒吸收
并联C T R S 2≤
也就是说，并联RC 的时间常数：
S T C R 2≤=吸收并联τ
许永辉
2009年1月21日星期三。