寫反激的帖子很多,但很多帖子對于這個問題并沒有講透,特開一帖詳細說明,如果有誤,請共同探討,力圖把這個問題完全講明白。先上初級線圈電流波形:
圖中Ipk1表示DCM條件下的電感峰值電流,Ipk2表示CCM條件下的電感峰值電流。如果我們要設計一個反激電源,要求輸出電壓Vo、輸出電流Io,輸入最低直流電壓Vin、輸入最高直流電壓Vm。設計的第一步先規定一個工作頻率f(當然頻率的確定需要考慮很多因素,但這里只專注于討論DCM和CCM工作模式,暫且直接規定f),然后規定最大占空比D(反激通常在0.5以下為佳),現在分別按照DCM和CCM模式進行設計:
1、因為輸出功率等于輸入功率乘以效率,而輸出功率為Vo*Io,輸入電壓范圍也已知,所以首先假定效率并計算初級電流。
如果我們設計為DCM工作方式,顯然峰值電流更高,但由于其能量完全傳遞,在散熱允許的條件下,DCM方式可以用相對較小的磁芯輸出更大的功率。
2、初級電流確定后,就可以由此計算出初級所需的電感量L。
因為KRF一定小于1,所以L2一定大于L1,即同樣輸出功率、同樣輸入電壓、同樣開關頻率和占空比、同樣效率時,DCM的電感量一定小于CCM的電感量。
3、選擇合適的磁芯。
Vo和Io已知,Bm由磁性材料和工作溫度決定,由于采用有效值進行計算,所以Kj可以取8A/mm2,但需要注意趨膚效應。初級線圈窗口利用率Kw,假設用圓線把窗口繞滿,則總的利用率為3.14/4=78.5%;再假設輔助繞組、屏蔽層、絕緣膠帶占用15%,則初次級繞組共占78.5%-15%=63.5%;通常次級圈數少,優先考慮次級繞完滿層,所以初級需要占用較多的窗口面積,假定初級占36%;為了滿足絕緣要求,普通漆包線繞制變壓器是還需要加檔墻,由于檔墻是固定寬度的,所以磁芯繞線寬度越短,檔墻占據的比例越高,小功率應用場合甚至可能占30%以上。所以功率越小越依靠經驗選擇磁芯,估算的初級線圈窗口利用率誤差非常大。
4、計算變壓器各繞組圈數和線徑。
5、計算功率器件的電壓電流。主開關FET的電流有效值與變壓器初級電流有效值相同,峰值電壓和峰值電流: ;整流二極管的電流有效值
,峰值電壓和峰值電流:
注意:磁芯的選擇需要考慮的問題很多,首先考慮的是材質和環境溫度,如果環境溫度很高(70度?),而且磁材的溫升也較高(XX度/(W cm3))、居里溫度卻相對較低,那么就要盡可能減小鐵損。鐵損是和材質、頻率(f)和磁擺幅(delt B)相關的,頻率越高或者delt B越大,鐵損就越大,所以高頻(>300KHz?)或高溫(>55度?)應用條件,需要選用特殊磁材或者降低工作頻率或者減小delt B。