第一章 SMPS-反激变压器设计.pdf

开关电源设计 ——反激变压器设计 Flock fai liu 2012-02-23 学习除了努力，还需要方法！ 反激变压器设计——Flock fai liu 一、电流纹波率 在设计之前，先引入 SMPS 最基本也是影响最广的一个设计参数——电流纹 波率（KRP ）。它的设定非常重要，一旦设定好了它，几乎所有参数都已确定。它 会影响功率器件（开关管、输出整流二极管），输出滤波电容的电流应力和损耗， 变压器几何尺寸。所以不了解它，就无法开展变压器的设计。 电流纹波率定义初级纹波电流（△I）与电流有效值 （IP ）的比值。即： 1 △I V DCmin ∗TON IO ∗n KRP = ; △I= ; Ip = I L 1−D P p Max KRP 的有效范围为 0—2，CCM＜1，DCM＝1，BCM＝2 （电感电流的三种工作模式，自 △I 参阅书籍），若将它设为0，△I必为0，根据电感方程V=L* 表明此时电感量为 △t 无穷大，所以实际中不可能。 从铜损跟铁损的折中考虑、变压器的几何尺寸以及 EMI 等综合折中；根据 输出功率或特性的不同，将KRP 设定在0.4—1 之间进行调整，低压大电流和大功 率输出选择偏低；高压小电流和小功率输出选择偏大。当VINmin 增加时，KRP 相 对应偏大。 当然任何情况下如果将KRP 设定偏小，允许选择更大的磁蕊，效果是非常好 的。但从商业角度来说，控制成本，体积等原因，大多情况下只是空谈吧了。不 过认识这一点是很有帮助的。当然有时也会有，这时可相对应偏小。 我们必须要深刻了解KRP 的设定给设计结果带来的影响。设置过小，会增大 变压器尺寸以及高频铜损问题，当然会减小峰值电流、功率器件、电容的损耗。 CCM 模式会使输出整流二极管发热增加。然而设置过大自然与上述相反了，它还 会影响EMI。然而我们从低压时设计的CCM 并不意味着它会一直工作在CCM模式。 它会随着电压的升高或负载的减小，使KRP = 1后进入 DCM 模式，此时在输出整 2 反激变压器设计——Flock fai liu 流二极管反向恢复之前电感电流刚好为0，给DIODE 提供一个很好的工作条件， 但此时再次提醒，KRP 越大的缺点。 需说明一点，KRP 的选择只会影响峰值电流，而不会影响平均电流和有效值。 二、反激式变压器设计 在反激式 SMPS 中，当最低电压输入，最大负载输出时，为最恶劣的条件。 所以应从此条件下来设计变压器。 已知：输入电压(V ),输出电压 V ,输出功率(P ),开关频率 （f） IN O O 设定：效率(η)，占空比（Dmax ），电流纹波