其中,TOFF为MOSFET关断时间,I PKS(θ)为次级峰值电流瞬时值,Ls为次级电感量, Vout为输出电压, VF为输出整流管正向压降,n为初次级匝比,TOFF随输入电压瞬时值变化而变化。
工作电流波形如图二所示,可见,在半个输入电压周期内,只要控制TON固定,则电感电流峰值跟随输入电压峰值,且相位相同,实现高功率因素PF.
5.2下面将针对反激拓扑结构介绍相关参数设计流程
5.2.1首先根据实际应用确定规格目标参数,如最小交流输入电压Vinmin, 最大交流输入电压Vinmax,交流输入电压频率FL,输出电压Vout,输出电流Iout,最大两倍频输出电压纹波ΔVo等。 然后针对目标参数进行系统参数预设计,先估计转换效率η来计算系统最大输入功率;最大输入功率Pin可表示为:
再确定系统最小工作频率,LD7830 的开关频率是个变化量,表示为:
最小开关频率Fsw-min出现在最小输入电压的正弦峰值处。系统设计中,最小开关频率Fsw-min一般设定在35kHz或更高。
确定变压器反射电压VOR,反射电压定义为: VOR=n(Vout+Vf), VOR的取值影响MOSFET与次级整流管的选取以及吸收回路的设计。
5.2.2变压器设计
首先确定初级电感量,电感的大小与最小开关频率的确定有关,最小开关频率发生在输入电压最小且满载的时候,由公式推导有:
其中Ko 定义为输入电压峰值与反射电压的比值,即一般说来Ko越大PF 值会越低,总的THD%会越高。
确定初级电感量LP后,就该选择变压器磁芯了,可以参考公式AP=AE×AW选取,然后根据选定的磁芯,确定初级最小绕线圈数Npmin来避免变压器饱和,参考公式:
然后确定次级绕组匝数,初次级的匝比由VRO决定:
同理推导并根据规格书定义的Vcc电压可以得出Vcc绕组的匝数,LD7830的Vcc典型值设定在16V。
定义:
LP:初级电感量
NP:初级匝数
IPKP:初级峰值电流
BM:最大磁通饱和密度
AE:磁芯截面积
Po:输出功率
5.2.3 初级吸收回路设计
当MOSFET关断时,由于变压器漏感的存在,在MOSFET的漏端会出现一个电压尖峰,过大的电压加到MOS管的D极会引起MOS击穿,而且会对EMI造成影响,所以要增加吸收回路来限制漏感尖峰电压。典型的RCD吸收回路如图三所示: