电感选择
通过三个参数确定主电感值:电感两端的电压、工作频率以及电感的纹波电流。综合考虑这三个参数,可以保证有足够的能量存储到电感中。电感最小值由最大占空比和最小输入电压共同决定:
纹波电流表示为输出电流的百分数,MAX5035的纹波电流定义为30%。注意,纹波电流决定了进入断续工作模式前的最小负载电流。由于辅助电源会增加开关管的峰值电流,所以一定要小心设置辅助电源的限流。对于大多数应用,评估(EV)板上输出滤波器的标准没置(100μH和68μF)比较合适。这些值也可用于辅助电源。MAX5035内部有一个固定的、III型补偿电路,从而限制了输出电容的选择。选择ESR使零点位于20kHz~40kHz之间,更多信息请参考MAX5035数据手册的应用部分。
由主电感变压器产生辅助输出
在开关管断开期间,由于初级侧肖特基二极管的压降相对稳定(典型值为300mV~500mV,视电流大小而定),并且控制器调节输出电压保持相对恒定,所以电感两端的压降也相对稳定。连接次级侧的整流管和电容,使导通发生在反激期间(二极管导通时),让能量可以从主电感里释放出来。图3a和图3b显示了2种不同的连接方式,来实现辅助线圈与主降压电源的隔离。图3a显示了辅助输出以零电压为参考的情况,图3b显示了辅助输出以主电源正输出为参考的情况。
辅助输出电压计算如下:
N1是初级侧的线圈匝数,N2是次级侧的线圈匝数。
由于内部LX开关断开时,D2导通,所以图3中的输出与输入电压的变化无关。在开关管的最大导通时间内,电容C7应当能够维持输出。由于D1的正向导通压降随温度和负载电流的变化而有所变化,因此次级输出具有2%~3%的波动。变压器N1和N2相互之间足直流隔离的,所以辅助输出可以参考于任何一个直流电压。
对于一个给定的电感值,辅助输出的次级电源受限于主电源初级回路中的不连续电流。简单来说,就是在反激结束的时候,D1必须保持导通。在断续工作模式下,二极管D1中的电流变为零,LX端的电压将在一个由输出电感和在LX节点处的总寄生电容决定的频率下产生衰减“振铃”。
在内部LX开关由导通变为关断时,次级负载会导致初级电流的改变。图4所示的电流变化可由下式计算得到:
IXTRA=PSEC(D×VLX)
D=占空比
PSEC=次级电源
VLX=LX的峰值电压变化
图3a 变压器作为主电感(辅助输出以零电压为参考),TI=Cooper Bussmann DRQI25-101(注意绕线的起始点位置)