【正文】 R，其中。其中IO為輸出直流電流■步驟29 –確定次級(jí)及偏置繞組的最大峰值反向電壓PIVS,PIVB●次級(jí)繞組最大峰值反向電壓 + (VMAX* NSNP)●偏置繞組最大峰值反向電壓 + (VMAX* NBNP)■步驟30 –參照表8，基于VOR及輸出類型選擇初級(jí)鉗位電路中使用的鉗位穩(wěn)壓管以及阻斷二極管■步驟31 –根據(jù)表9選擇輸出整流管●從步驟29中得出，而●而IO=POVO。如果所用線的裸線導(dǎo)體直徑在132 kHz應(yīng)用當(dāng)中大于27 AWG或者66 kHz應(yīng)用當(dāng)中大于25 AWG，則建議使用多股細(xì)線并繞的方式繞制次級(jí)繞組，這樣可以減小集膚效應(yīng)的影響。使用200的CMAS值可以計(jì)算出最小的線徑。=BW2*MNS●以毫米為單位的次級(jí)繞組用線裸線導(dǎo)體的直徑?！霾襟E25 –計(jì)算次級(jí)峰值電流ISP X NPNS■步驟26 –計(jì)算次級(jí)RMS電流ISRMS●連續(xù)模式ISRMS= ISP*●斷續(xù)模式(KP≥1)。如有必要，減小限流點(diǎn)降低因數(shù)KI●BP = ILIMIT(MAX)IP X BM●確認(rèn)4200高斯()，避免變壓器在開機(jī)和輸出過載時(shí)出現(xiàn)飽和。●根據(jù)表7通過改變L、NS、磁芯或骨架進(jìn)行迭代?！褚院撩诪閱挝坏臍庀堕L度：Lg，≤（氣隙太小，工藝不好做，氣隙太大，漏磁增加，EMI風(fēng)險(xiǎn)加大）其中單位為平方厘米，●以圓密耳／安培為單位的初級(jí)繞組電流密度：500≥CMA≥200。如果使用安全邊距的變壓器結(jié)構(gòu)則取值為3mm；如果次級(jí)使用三層絕緣線則取值為零；●最大磁通密度：3000≥BM≥2000，以高斯為單位；≥BM≥，以特斯拉為單位?！霾襟E18_步驟23檢查。NP=NS*VORVO+VDNB=NS*VB+VDBVO+VD■步驟17_確定初級(jí)繞組線徑參數(shù)OD、DIA、AWG●以毫米為單位的初級(jí)繞組用線的外徑?！裨O(shè)定偏置繞組整流管正向電壓VDB?！霾襟E15_設(shè)定初級(jí)繞組的層數(shù)L以及次級(jí)繞組圈數(shù)NS（可能需要經(jīng)過迭代的過程）方法一：●L取值從L=2開始（L）:●從NS=；●可能都需要迭代的過程。根據(jù)AP=（cm4），從表中查出與之接近的最小磁心規(guī)格為EI30，其AP=（cm4），考慮到磁心損耗等因素，至少應(yīng)選擇EI33型磁心，此時(shí)AP=（cm4）；根據(jù)Ae=1．34cm2，從表中查出與之接近的最小磁心規(guī)格為EI33，其Ae=（cm2）；由此可見，采用兩種方法所得到的結(jié)果是基本吻合的。3 用AP法（面積乘機(jī)法）選擇磁芯的驗(yàn)證設(shè)計(jì)一個(gè)輸出功率為80W的反激式通用開關(guān)電源模塊，要求交流輸入電壓為175～265V，輸出為+32V、。更為準(zhǔn)確的方法是采用式(14)計(jì)算。進(jìn)一步分析可知，對于不連續(xù)電流模式(KRP=1)，式(14)可簡化為AP= *104（cm4） (15)對于連續(xù)電流模式(KRP1)，假定KRP =0．8，式(14)可簡化為AP= *104（cm4） (16)對于單端正激式高頻變壓器而言，最大占空比Dmax0．5。窗口面積的利用系數(shù)一般取KW = 0．3～0．4。式中，AP的單位為cm4，PO的單位為W。和BAC=0．5BMKRP一并代人式(11)中，整理后得到AP= *104（cm4） (14)這就是AP法選擇磁心的實(shí)用公式。Z為損耗分配系數(shù)，它表示二次側(cè)的損耗與總功耗的比值，在極端情況下，Z=0表示全部損耗發(fā)生在一次側(cè)，此時(shí)負(fù)載開路；Z=1則表示全部損耗發(fā)生在二次側(cè)，此時(shí)負(fù)載短路。一種簡單方法是先按照不連續(xù)電流模式選擇磁心，然后適當(dāng)增加磁心尺寸，以便通過增大一次繞組的電感量，使開關(guān)電源工作在連續(xù)電流模式。令導(dǎo)通時(shí)間為ton，開關(guān)周期為T， D=ton／T。不連續(xù)電流模式和連續(xù)電流模式的一次側(cè)電流波形分別如圖1(a)、(b)所示。參數(shù)做進(jìn)一步推導(dǎo)。帶入（10）式最終得到AP= *104（cm4）(11)這就是AP法選擇磁心的基本公式。令高頻變壓器的窗口面積利用系數(shù)為KW，一次、二次繞組的有效值電流分別為，繞組面積被完全利用時(shí)KWAW = Np*I1J + NS*I2J即 AW = NpKW*I1J + NsKW*I2J（8）再將(5)式和(6)式代入(8)式中整理后得到 AW = U1I1+USI24KWJBACAekff*104（cm2） AP= Aw*Ae = U1I1+USI24KWJBACAekff*104*Ae = PI+PO4KWJBACkff*104 (10)高頻變壓器的視在功率表示一次繞組和二次繞組所承受的總功率，即S=PI+PO。對于矩形波，t表示脈沖寬度，丁表示周期，占空比D=t／T。在電子測量領(lǐng)域定義的波形因數(shù)與開關(guān)電源波形系數(shù)的定義有所不同，它表示有效值電壓(URMS)與平均值電壓( U)之比，為便于和Kf區(qū)分，這里用小寫的kf表示，有公式:kf= URMS/U以正弦波為例， = = 這表明，Kf =4kf，二者相差4倍。利用傅里葉級(jí)數(shù)不難求出方波的波形系數(shù)Kf = X = 4。其中ΦB是通過電路的磁通量，單位為韋伯，N為繞組匝數(shù)，A為變壓器磁心的截面積，B為交變電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，角頻率w=2兀f。U1=N1*d/dt U2=N2*d/dt U1/U2=N1/N2為便于分析，在不考慮銅損的情況下給高頻變壓器的輸入端施加交變的正弦波電流，在一次、二次繞組中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢E。這個(gè)電流就會(huì)在磁芯中產(chǎn)生一個(gè)磁通，假設(shè)全部通過磁芯并全部通過副邊繞組。高頻變壓器電路中有3個(gè)波形參數(shù)：波形系數(shù)(K )，波形因數(shù)( )，波峰因數(shù)( )。下面介紹將AP法用于開關(guān)電源高頻變壓器設(shè)計(jì)時(shí)的公式推導(dǎo)及驗(yàn)證方法。計(jì)算公式為AP=Aw*Ae(1) 式中，AP的單位是cm4；Aw為磁心可繞導(dǎo)線的窗口面積(cm2 )；Ae為磁心有效截面(cm2),Ae≈SJ=CD，SJ為磁芯幾何尺寸的截面積，C為舌寬，D為磁芯厚度。方法一：依據(jù)功率選擇適合的磁芯方法二：由估算公式選擇適合的磁芯 = 依據(jù)計(jì)算出的磁芯截面積，通過查找磁芯的規(guī)格書來選擇最適合的磁芯，一般可按下表：小型化開關(guān)電源可選低成本的EE或EI型（二者截面積相同）磁芯；多路輸出宜采用EFD型磁芯，因?yàn)槟芴峁┹^大的窗口以便容納多個(gè)次級(jí)繞組；大功率開關(guān)電源適配EFD型（圓中心柱）磁芯；一般不用環(huán)形、POT、RM磁芯，因?yàn)樾孤洞艌鲚^大。在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)只儲(chǔ)存能量，而在截止時(shí)向負(fù)載傳遞能量。上面給出的儲(chǔ)能方程式用電感值PL，而下面給出的脈動(dòng)電流方程式，是檢驗(yàn)電路測量PL值的方法之一：LP(MEASURED) = (VMINVDS)*DMAXIP*fs * 106■步驟14_選擇磁芯和骨架，再從磁芯和骨架的數(shù)據(jù)手冊中得到，AL，和BW的參考值磁芯是制造高頻變壓器的重要組成，設(shè)計(jì)時(shí)合理、正確地選擇磁芯材料、參數(shù)、結(jié)構(gòu)，對變壓器的使用性能和可靠性，將產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。原邊電感量PL也可用如下參數(shù)的函數(shù)來確定：脈動(dòng)電流RI、有效原邊電壓)(DSMINVV、最大占空比MAXD、開關(guān)頻率Sf，參見式（3－38）?！駭嗬m(xù)模式(KP≥1)。如果沒有更好的參數(shù)信息，應(yīng)當(dāng)取Z=。如果Z=，所有的損耗都在副邊；如果Z=0，則所有的損耗都在原邊?！霾襟E13_計(jì)算初級(jí)電感量LP●連續(xù)模式(KP≤1)。如果散熱片尺寸比較大或無法實(shí)現(xiàn)，那么應(yīng)當(dāng)選用更大功率的TOPSwitch結(jié)點(diǎn)溫度，如果有必要減少功耗，可用較大的TOPSwitch來檢驗(yàn)熱溫升限制。RJA = RJC + RCS + RSARJA的大小與管芯的尺寸封裝結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般可以從器件的數(shù)據(jù)資料中找到。/ PD那么：RJA ≤（TJ TA）作為總損耗的函數(shù)，可用下式來計(jì)算的TOPSwitch結(jié)點(diǎn)溫度：式中在低電網(wǎng)電壓條件下計(jì)算TOPSwitch的開關(guān)損耗 PCXT：■步驟12_計(jì)算功率開關(guān)管熱阻選擇散熱片驗(yàn)證MOS芯片選擇的正確性在低電網(wǎng)輸入電壓時(shí)，計(jì)算TOPSwitch的導(dǎo)通的損耗：一般選擇IP滿足 IP ≤ * ILIMIT(min)，這是因?yàn)楦邷貢r(shí)極限電流最小值會(huì)減小10%，為使器件有更高的可靠性工作范圍而留有余量。ILIMIT(MIN) =缺省ILIMIT(MIN）*KIILIMIT(MAX)=缺省ILIMIT(MAX）*KI■步驟11_通過IP和ILIMIT的比較驗(yàn)證MOS芯片選擇的正確性當(dāng)KI= ，應(yīng)滿足IP≤ x ILIMIT(min)。=IRMS2RT→ IRMS=0TI(t)2 dtT = 0TONI(t)2 dtT得，初級(jí)RMS電流IRMS=IP*DMAX*(KP23KP+1)●斷續(xù)模式(KP≥1)。0TI(t)2R dt則有,如果通過電阻R，經(jīng)過時(shí)間T產(chǎn)生相等熱量的直流電流的大小為I,0TI(t)2R dt設(shè)一周期電流I(t)通過電阻R，由于電流是變化的，各瞬間功率I(t)2R不同，在極短時(shí)間dt內(nèi)產(chǎn)生熱量為I(t)2R dt,在一個(gè)周期T內(nèi)產(chǎn)生的熱量為 DMAX = ■步驟8_計(jì)算初級(jí)峰值電流IP、輸入平均電流IAVG和初級(jí)RMS電流IRMS輸入平均電流IAVG = ●連續(xù)模式(KP≤1)?！霾襟E7_根據(jù)VMIN和VOR確定DMAX●連續(xù)模式(KP≤1)。除了可以從上面的因素來分析兩種模式對開關(guān)電源的影響之外,還可以從損耗以及EMI等方面來分析。因?yàn)樵贒CM模式下有較高的尖峰電壓,所以需要LC值較大的濾波器以達(dá)到滿足紋波要求的目的。當(dāng)選用大容量輸出濾波電容時(shí),電流很容易滿足有效值紋波要求,但電源會(huì)輸出危害很大的尖峰電壓。DCM模式有較大的次級(jí)峰值電流,開關(guān)管關(guān)斷時(shí)刻,所有的次級(jí)大電流流入電容C,假設(shè)其等效串聯(lián)電阻為Resr,這將產(chǎn)生窄而高的輸出電壓尖峰Ip(Np/Ns)Resr。實(shí)際的DCM模式下的變壓器會(huì)比CCM模式下的小,但是沒有理論公式計(jì)算的那么小。但是在實(shí)際應(yīng)用中,由于DCM模式下的磁密變化幅度比CCM模式下的要大,如圖3所示,所以其鐵心的鐵損也更大。2 變壓器體積。下面從幾個(gè)方面來討論兩種模式的優(yōu)缺點(diǎn)?！癞?dāng)KP≥1，KP=KDP，斷續(xù)模式，見圖10.其中KP表示電流連續(xù)的程度，KP=KDP=，由伏秒積定律得， VOR*t=(VMINVDS)*D*T→ t=VMINVDS*D*TVOR帶入上式得KP=KDP=VOR*(1DMAX)VMINVDS*DMAX對于KP的選取，一般由最小值選起，即當(dāng)電網(wǎng)入電壓為100 VAC/115 VAC或者通用輸入時(shí)，KP=。對于KP的選取需要根據(jù)實(shí)際不斷調(diào)整取最佳。設(shè)計(jì)成連續(xù)模式，初級(jí)電路中的交流成分要比不連續(xù)模式少，可減小MOSFET和高頻變壓器的損耗，提高電源效率，但工作環(huán)路穩(wěn)定性不好控制，許多設(shè)計(jì)師寧可采用非連續(xù)狀態(tài)（KP=）設(shè)計(jì)，這樣控制環(huán)路較容易穩(wěn)定。連續(xù)模式時(shí)KP小于1，非連續(xù)模式KP大于等于1. KP較小，意味著更為連續(xù)的工作模式和較大的初級(jí)電感量，且初級(jí)的IP和IRMS值較小，此時(shí)可選用較小功率的MOSFET，但高頻變壓器體積相對要大；反之，當(dāng)選取的KP較大時(shí)，表示連續(xù)性較差，此時(shí)高頻變壓器體積相對較小，但需要較大功率的功率開關(guān)。）■步驟6_對應(yīng)相應(yīng)的工作模式及電流波形設(shè)定電流波形參數(shù)KP：當(dāng)KP≤1時(shí)，KP=KRP。應(yīng)在穩(wěn)態(tài)工作期間及最低輸入電壓條件下測量阻斷二極管的溫度，以確定其額定值是否正確。如果未經(jīng)全面評估，不建議批準(zhǔn)基于標(biāo)準(zhǔn)恢復(fù)二極管的設(shè)計(jì)。用作此用途的標(biāo)準(zhǔn)恢復(fù)二極管必須列明指定的反向恢復(fù)時(shí)間。 PTVS 12*LIK**fs，將其用作箝位電路中的阻斷二極管。）：Vclamp2Rclamp ： C