設(shè)計(jì)隔離式降壓轉(zhuǎn)換器時如何選擇變壓器

在導(dǎo)通期間，高端開關(guān) （QHS） 打開，低邊開關(guān) （QLS） 關(guān)閉。變壓器的磁化電感（L在） 已充電。圖 2 中的箭頭顯示了當(dāng)前的流動方向。初級電流線性增加。電流斜率取決于（V在–在在） 和 L在.次級側(cè)二極管D1在此時間間隔內(nèi)反向偏置，并加載來自C的電流外加載。

圖2.在周期等效電路上。

在關(guān)閉時間，QHS 關(guān)閉，QLS 打開。初級電感放電。初級電流從QLS流向地，D1正向偏置，次級電流從第二側(cè)線圈流向C外并加載。C外在此時間段內(nèi)收費(fèi)。（關(guān)閉 QHS 并打開 QLS 不能改變當(dāng)前方向;它只能改變當(dāng)前斜率。正電流減小到0 A，然后負(fù)電流增加。

圖3.關(guān)斷期等效電路。

哪些規(guī)格會影響變壓器？

在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換器時，應(yīng)聲明和清除一些規(guī)格。它將確定將使用哪個組件，尤其是在選擇變壓器時。

輸入電壓范圍

輸出電壓

最大占空比

開關(guān)頻率

輸出電壓紋波

輸出電流

輸出功率

最大占空比（D）通常在0.4至0.6的范圍內(nèi)分配。最小輸入電壓（VIN_MIN）和最大占空比將決定初級輸出電壓（V在).然后，初級輸出電壓（V在） 和次級輸出電壓 （V外） 將確定變壓器匝數(shù)比。

輸出電流（I外）和輸出功率（P外） 是影響變壓器選擇的關(guān)鍵參數(shù)。輸出電流決定銅線的粗細(xì)，而輸出功率決定應(yīng)使用哪種變壓器線軸。線軸的滲透性顯示了它可以儲存多少能量以及它可以輸出多少功率。通常，直流輸出電流乘以系數(shù)分配給電感器（變壓器）的紋波電流。占空比和開關(guān)頻率用于計(jì)算 T上時間，而 V在在在，紋波電流決定了初級電感。分配的系數(shù)不能太大或太小，因?yàn)檩^大的系數(shù)會導(dǎo)致較大的紋波電流。較大的紋波電流可能會達(dá)到H橋限流值的一半，并損壞MOSFET。由于其ESR和ESL，這將導(dǎo)致輸出電容器上的紋波電壓較大。相反，當(dāng)需要極小的紋波電流時，我們需要使用高電感值的電感器（變壓器）。如果線圈有很多圈，這將需要一個笨重的線軸。大電感將限制環(huán)路帶寬并降低動態(tài)響應(yīng)指數(shù)。

選擇變壓器

能量僅在T中傳遞到次級線圈關(guān)閉時間。匝數(shù)比可通過公式1確定：

這是對的嗎？讓我們看一個基于MAX17682的仿真結(jié)果。圖4所示為MAX17682電路，繪制在EE-Sim OASIS，由 SIMetrix/SIMPLIS 提供支持?.當(dāng)前探頭，標(biāo)記為 I在和我秒1，已放置在變壓器的兩側(cè)。

圖4.MAX17682典型電路，采用EE-Sim OASIS封裝，由SIMetrix/SIMPLIS供電。

圖5顯示了兩個探頭的瞬態(tài)仿真結(jié)果。兩個電流波形是利用公式6相加的。

圖5.MAX17682典型電路模擬電流波形

增加的電流產(chǎn)生（紅色）三角波，其行為類似于非隔離降壓轉(zhuǎn)換器中的電感。因此，可以輕松計(jì)算變壓器的初級ΔI：

通過使用匝數(shù)比、初級電感、輸出功率、輸出電流和隔離電壓，我們可以決定使用或設(shè)計(jì)哪種電感器。

為什么簡化方程可以工作

看看如何更好地理解和應(yīng)用MAX17682數(shù)據(jù)資料中的公式（見圖6）。

結(jié)論

通過使用圖6所示的簡化公式，用戶可以確保設(shè)計(jì)速度更快，初級紋波電流等于TOFF占空比。如果要修改初級紋波電流或使用其他參數(shù)，可以按照本教程進(jìn)行操作。

作者

審核編輯：郭婷