5 反激电源变压器计算方法 - CRM模式

  • 本课程为精品课,您可以登陆eeworld继续观看:
  • 5 反激电源变压器计算方法 - CRM模式
  • 继续观看
展开字幕 关闭字幕 时长:12分56秒
评论 收藏 上传者:hi5
大家好 我是邵革良 我们现在开始讲第五讲 反激电源变压器设计的第五讲是 CRM 的工作模式 那么前面呢我们讲过 CCM 的工作模式和 DCM 就不连续模型的这个两个计算 两个模式的计算方法 那么 CRM 的模式呢是比较特殊 他既又是属于 CCM 的 也属于 DCM 的 那为什么这么讲呢 因为他是处于这两个的切换的中间点 就是临界的那一个点上 那么按道理说这一个点 我们不会总工作在这上面 那么前面我讲过 就是我们通过把频率进行改变 就是让频率自然的适应 那么来进行控制的这种变频的这种方式呢 那么常规的我们一般讲 CRM 的工作模式 或者是说准谐振的工作模式 那么这种模式呢的特点呢 是跟前面呢稍微有点不一样了 那么最大的不同是什么呢 它原则上它是始终工作在这个图上 始终工作在这个状态下 那么这个状态是什么样状态呢 也就是说原边呢电流呢是从零开始爬升 爬升到一定的高度之后被关闭了 那么关闭之后呢 那么电压的波形呢 Vds 它是开始有震荡 是吧 那么最后呢稳定下来 就是开始这部分是复位 就实际上等于输出的电流的 说副边电流往外输出 然后呢到一定程度的 我电压往下降降到谷底的时候 这个时候呢 实际上它电流呢就非常小就为零了 那么这个时候呢再进行 马上接触到这个低谷 那么马上把那个原边的这个场效应管又打通 打通的时候电流又马上开始跑 所以说从这两个原边的波形和副边波形来看 那么这个呢临界模式呢是恰好 副边的电流降到零的时候 那么马上就把原边打开 那么始终让它工作在这种状态 那么我们叫临界工作模式 所以这是呢一个非常特殊的工作状态 就是它介于临界 介于连续模式和不连续模式之间 那既然是这么一个特点 好 那我们看它一些计算的关系 那么上面这一个呢 实际上还是我们传统意义上的一个伏秒平衡 也就是说原边的伏秒对吧 加上去这个管子导通的时候 加上去的电压 乘上这个 Ton 的时间那等于副边 那么当然反馈到原边线圈啊 副边的 VO 加上 VF 是吧 那么这个乘上一个变比就是原边的线圈电压了 那么乘上那个关闭的时候的这个时间 那么这个是要想到 那么为什么是这样呢 因为它刚才讲的是它导通之后 就是原边的导通的时间 那么正好呢一个周期 正好分一个原边的导通时间和原边的关闭时间 它没有一个像我们不连续模型 还有一个死区啊 就是说两边的不流电流的这个区域它没有 是刚好是这样的关系 那么通过这个关系呢 实际上我们也计算出来一个占空比对吧 那实际上这个关系是什么是跟 连续模型是一模一样 对不对 那么连续模型的占空比也就是这么计算的 好 那么到这为止 我们把占空比算出来了 那么这里头呢我们有两个关系式 我们看这右上头的这个波形 这个波形呢跟我们不连续模型很像 唯一不同的就是这个地方啊这个底下1-D 对吧 这占空比是D是导通 Ton 1-D 是 Toff 是吧 那么Toff 的过程中是没有任何的 就是说二极管 这个输出二极管不导通的时间是没有的 那么刚好要进入不导通的时候呢 这时候又进入下个周期了 所以说它是它的关系是 占空比是D和1-D的关系 不像我们前面不连续的是D 还有一个 Dreset Ddead 是吧 那没有那个 Ddead 为零 所以它是这么关系 那么同样因为它是三角形的 那么我也我们也同样通过几何这种关系算法 那么求出它的直流分量 是吧 那就等于 副边的直流分量就是 我们的电流输出的电流 是吧 那么求出副边的这个就是有效值 对吧 那有效值呢就是说 通过我们副边绕组的整个的电流 对吧 那么也是通过我们二极管的整个的有效值电流 那当然了交流分量呢 就是通过这个电容是吧 电解电容的电流 那么通过我们刚才讲的这个几何的计算呢 我们可以算得到这个关系式 输出电流 对吧 我们等于这个峰值 对吧 峰值折算到原边去 对吧 那就 detaIP 乘上一个变比对吧 那么这就是这个峰值 那么二分之1-D这个关系 这个地方是二分之D对吧 这个D呢是指这个面积 如果我们算这边的话 自然就是1-D啊就把D变成1-D 就是我们通过几何输出电流的定义 那么我们通过这个D和几何模型 我们得到了这一个关系式 就是跟原边的峰 就是变化 detaIP 的这个关系式。 那同样我们从原边来看 对吧 这是一个电感 这是个电感变压器导通的时候呢 加上去就是这个变化率呢就等于 VIN 对吧 除以一个电感量 然后乘上 Ton 对吧 这部分是 Ton 就是占空比除以 f 就是 Ton 对不对 那么为什么要列这两个关系呢 列了这两个关系 其实我们就想得到一个目的 就是一个频率到底是多少 为什么频率到底是多少 因为我们前面讲过 工作在这种模式呢频率是在变化的 随着我们负载的变化 对吧 随着我们电压的变化等等 它频率是变化的 所以说我们唯一不确定的就是这个频率 所以这个频率是我们一定要知道的 那么通过这两个关系式 我们就得到了这个频率 我们就得到了这个频率 当然也自然就得到了这个 detaIP 对吧 这个是原边的电流的那个爬升率 那么到这儿为止呢 实际上我们就非常简单的求出了 就是原边的电流的波形和副边的电流的波形 以及它的就是说自然就带了时间 这是D和1-D就 Ton 和Toff 的时间 所以说到这为止呢 就是我们把原副边的电流波形都检测出来了 那么同样的道理 我们也要算一个变压器的变比 对吧 那变压器变比其实是由什么 由我们的所选取的这个场效应管的耐压 输出电压 输入电压和整流二极管的 耐压来决定的 当然中间还有一个阿尔法 就是 spike 就是我们的这个震荡的时候 就是我们的这个震荡的时候 关闭的时候的那个原边的电压的震荡的毛刺 那么我们按前面都讲过 DCM 和 CCM 呢 都是同样的变压器的决定方法 那么我同样选了一个600伏的管子 我让它工作在90%以下的电压上 那么假定我这个 Vds 的 这个震荡模式呢是50伏以内 那么输出电压是这么多 所以说我们也同样得到一个变比是这个关系 就到这为止呢 我们把变比把它决定下来 那么决定下来之后呢 那我们看右边右边呢 其实跟前面讲过的一模一样 一个是通过电感定义 我们给你一个磁芯 那么给你一定的匝数自然知道它电感量 或者是告诉你电感量给你一个固定的磁芯 那么你就知道他一定是原边多少匝 所以说电感定义就是干这个用的 那么第二个呢就是我们这个 磁通密度的定义 对吧 通过磁通密度定义呢 我们也同样得到了一个原边电流 和电感和原边的匝数和这个磁芯的面积的关系 那这个关系呢就是满足 跟我们前面的不连续的模式是一模一样 对吧 一个 IDS 从零开始的嘛对不对 所以说 IDS2 那就是等于 detaIP 或者等于 IPK 是吧 就是这么一个关系 所以说呢那么同样的道理 我们磁通密度的那个变化率 就 detaB 就等于 我们的最大的磁通密度 对吧 就 Bmax 那么我们始终是希望这个 Bmax 一定要小于BS的 就是饱磁通密度要小于它 对吧 这是一方面 另外一方面呢 detaB 跟频率关系了之后呢 那么我们也可以查到 他这个磁芯的单位体积的损耗 那么乘上它的有效的体积 那就得到了磁芯的整个的发热 或者是磁芯的损耗 那么到这儿为止呢 就是我们把磁芯里头的 就是磁通密度的关系呢已经确定出来了 就是跟电感的关系 对吧 那么这个呢实际上 跟前面我们讲过的一模一样啊 也是说我们一直有这么多条件 必须满足几个因素 第一个我不能饱和了磁芯 对吧 第二个呢磁芯不能太发热了 第三个呢就是我们线包也不能太发热 那么只要满足这几个要求 变压器的设计就比较合理了 对吧 当然这里头呢要符合安规的要求 也就是保证我们合理的原边对副边 原边磁芯副边对磁芯的绝缘距离 对吧 那么当然呢还有一些个性化的要求 就是我们喜欢做圆的也好 做扁的也好 做方的也好 是吧 卧式的也好 立式的也好 这都是由我们自己定的 对吧 那么好 从计算角度来讲呢 其实我们还是这么个道理 比如说我用了一个变压器 对吧 我要它工作在临界模式上 对吧 就是准谐振的这种模式上 那么频率呢它是变的 那么我要选多大电感量好呢 或者是我已经假定 我选了一个200微亨的电感量对吧 那么我按200微亨电感量我就去看 那么我应该有多少匝 因为我磁芯选定了 匝数自然就定了 对不对 那么匝数定了 那么刚才同样的道理我们匝比数确定了是吧 通过管子的耐压 输出电压等等这些关系 那么匝数 变比已经定了 原边的匝数定了 那副边匝数自然就知道 对吧 那么同样的道理呢 我们可以算出这个 detaIP 对吧 那么通过 detaIP 呢 我们可以算出这个地方 就是说 detaB 是多少 对不对 detaB 等于Bmax 所以说我们看到磁芯饱不饱和就能看到 对不对 对不对 那么还有一点呢 我们通过我们的窗口面积 试着去排排线 对吧 那么我选择多少股的线 怎么去排 排完之后呢 我总得到了一个总的导线的截面积 对吧 那么刚才讲的有效知道导线原边的有效值和 副边有效值是由于我们电流的波形已经知道了 所以它有效值肯定知道 那么知道了有效值 电流有效值知道了 导线的截面积自然 我们知道了原边和副边的这个电流密度 那么从这个意义上来讲 我们变压器的所有你想知道的料 产量都确定了 对吧 那么这个变压器就如果是 这几个方面你认为比较满意 那么变压器就可以这么用了 当然呢这个是一个主要的几个电气参数 其实呢我们后面呢 我还会讲就是我们的耦合是怎么去处理 对吧 我们的这个 EMI 怎么去处理等等 还有一些其他要素 那么还有一点就是 变压器虽然我们这一部分参数看起来都不错 但是并不意味着你这个电源 就是最好的原因在哪里 因为对我们变压器来讲 detaB detaI 是吧 可以做到很高也没关系 但是 detaI 很高 可能你的管子的峰值电流就比较大 是吧 承受的电流应力就比较大 那么这个是不是合适 要看我们选中什么样的管子 如果我的管子余量本来就挺大 那我放大点未尝不可是吧 那么当然也要看它的开关损耗等等 这个呢是一个平衡的问题 一个折中的问题 所以说我们实际设计的时候呢 希望大家能够纵观全局 那么这一讲呢比较简单 其实我们跟前面两讲是很像的 那么下面呢我就会从下面的 这个即将呢就会开始跟大家介绍 就是利用我们一个设计软件 怎么去做这个变压器的调整和设计 那么这一讲就到这为止 谢谢大家。
课程介绍 共计17课时,3小时3分12秒

精通反激电源变压器及电路设计

电源 变压器 CCM 反激 DCM CRM Vds 电压尖峰毛刺 电压调整率 电源效率 电磁兼容

全面系统介绍反激电源的控制模型,CCM,DCM,CRM的三种工作模式下的变压器,原副边半导体主功率器件的工作特点,推导出各工作状态下变压器设计计算方法;Excel变压器设计计算工具软件,针对电源工作的全范围的主功率器件,电容器,变压器,一目了然地展现出其电流,电压,磁通密度,电流密度,高频纹波,工作状态的实际数值,便于及时全面快速地优化变压器及反激电压的电路设计;针对反激电源设计,普遍困扰的Vds电压尖峰毛刺控制,各绕组间耦合度及电压调整率的设计优化,电源效率,电磁兼容等难题,对其机理及解决方法实例分析讲解,提高针对反激变压器及反激电源设计的实战能力。
展开

讲师

讲师: 邵革良

田村(中国)企业管理有限公司上海研发中心 所长中国电源学会专家委员会 委员中国电源学会磁技术专业委员会 委员中国电源学会磁元件技术服务专家组 副组长中国电源学会标准化委员会 委员深圳市科技专家协会 科技专家深圳市科技创新委员会 专家 20年的一线电源研发的资深经验,先后从事并主持过电机调速变频器、逆变焊机、通信一次电源系统、电力系统直流操作电源系统、CBB波音商用飞机宽带互联网机载电源系统、高效率DC/DC砖块电源、电流传感器、变频空调及光伏逆变器、新能源汽车等各种新型磁元件的众多研发项目。 拥有众多的与国际一流研发团队的合作经验,并精通于电源和磁元件产品的可靠性研发管理和实践。特别是在新能源磁元件领域,通过大量的原创性技术创新和行业应用推广,引导着世界功率磁元件的技术变革。 其中完成电源及磁技术等领域多国专利申请40余项,并已取得7项国家发明专利受权。

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新文章 手机版

站点相关: EEWORLD首页 EE大学堂 论坛 下载中心 Datasheet 活动专区 博客

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2017 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved