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李慎梓

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电源技巧#3:设计CCM反激式转换器

连续导通模式(CCM)反激式转换器通常用于中等功率隔离应用。与非连续导通模式(DCM)操作相比,CCM操作的特点是峰值开关电流更低,输入和输出电容更小,EMI更低,工作占空比范围更窄。这些优点以及低成本意味着它们已被广泛用于商业和工业应用中。本文将提供先前在电源提示:反激式转换器设计考虑中讨论的5A CCM反激式的53Vdc至12V的功率级设计公式。图1显示了一个详细的60W反激式原理图,工作频率为250 kHz。在最小输入电压51V和最大负载时,占空比最大为50%。虽然超过50%的操作是可以接受的,但在本设计中没有必要。由于相对较低的57V高压输入电压,在CCM操作期间占空比仅降低百分之几。但是,如果负载大大降低并且转换器进入DCM操作,则占空比将显着降低。


图1 60W CCM反激式转换器原理图点击放大

设计细节

为了防止磁芯饱和,绕组开/关时间的伏秒产品必须平衡。这相当于:



将dmax设置为0.5并计算Nps12(Npri:N12V)和Nps14(Npri:N14V)的匝数比:



由于变压器匝数比已设定,因此可以计算工作占空比和FET电压。



Vdsmax表示FET Q2漏极上的“平顶”电压,没有振铃。振铃通常与变压器漏电感,寄生电容(T1,Q1,D1)和开关速度有关。将FET电压降低25-50%,选择200V FET。变压器必须在绕组之间具有出色的耦合,并且如果可能的话,最大漏感应为百分之一或更小,以最大限度地减少振铃。

当Q2导通时,二极管D1的反向电压应力等于:



当次级绕组由于漏电感,二极管电容和反向恢复特性而摆动为负时,振铃很常见。使用超快(<35 nS),肖特基和SiC二极管有助于最大限度地减少反向恢复效应并最大限度地减少二极管缓冲器损耗。D1在FET关断期间导通,平顶电流为:



我选择了额定电流为30A / 45V的D²PAK封装,将10A的正向压降降至0.33V。功耗等于:



建议使用散热器或气流进行适当的热管理。您可以通过以下方式计算初级电感:



估算效率在哪里,P OUTMIN是转换器进入非连续模式操作(DCM)的位置,通常是P OUTMAX的20-30%。

峰值初级电流出现在V INMIN并且等于:



这对于确定最大电流检测电阻(R18)值是必要的,以防止控制器的初级过流(OC)保护跳闸。对于UCC3809,R18两端的电压不能超过0.9V,以保证全输出功率。在本例中,我选择了0.18欧姆的值。较小的电阻是可以接受的,因为它减少了功率损耗 但是,太小的电阻会增加噪声灵敏度并使OC阈值变高,从而有可能导致变压器饱和,甚至更糟糕的是OC故障期间与应力相关的电路故障。电流检测电阻消耗的功率为:



通过计算的FET导通和关断开关损耗估算如下:


回帖(3)

24不可说

2018-9-12 13:27:53
怎么确定电源在DCM?CCM?BCM?
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李义坤

2018-9-12 13:41:36
DCM的振荡是能量传递完成之后,变压器初级电感跟漏感还有变压器分布电容以及MOSFET的漏源极电容振荡
CCM不振荡是因为,当变压器还在干活(向次级传递能量的时候),MOSFET已经开通了,没有振荡的机会
能从那个电阻上的波形区分,叠加直流分量肯定是处在CCM状态
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王栋春

2018-9-12 20:38:00
学习了
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