反激式 SMPS 计算器

大多数电源教程都假设您从头开始创建变压器或电感器.这当然成本高昂,而且耗时.更好的方法是先选择现成的磁性元件,然后再设计其他元件.

在这个设计计算器中,我们假设我们有一个合适的变压器,然后找出设计电路其余部分的其他适当参数.

变压器的规格有多种.数据手册几乎总是会告诉你初级线圈的电感,当然还有匝数比.另一个关键参数是初级线圈或次级线圈的饱和电流.如果为次级线圈指定了电流,那么可以将其反映回来,并使用匝数比计算出初级线圈的电流.

有时数据表仅指定伏特-时间乘积.这是变压器可以施加恒定电压的最大时间量.例如,如果变压器的伏特-时间乘积为 200V-usec,则这告诉我们变压器在饱和之前只能处理 20V 10us,或者 10V 20us.此值与占空比一起设置了调节器的最小工作频率.

电压-时间乘积并不总是给出的,而是给出电感和饱和电流.事实证明这两个值是等价的：

VT=Isat*L.

在计算器中,您可以用 VT 或初级的饱和电流来指定变压器.

次级电压应高于目标电压,否则目标输出电压将无法实现.

Vin*N*占空比(最大值)>Vout

忽略二极管和晶体管两端的电压,占空比可以表示为：

占空比= Vout(Vin*N)

知道占空比和最大导通时间后,我们现在可以计算出最小工作频率.如果频率低于 F(min),则电感器将饱和,晶体管开关将过热,并因变压器初级电流过大而损坏.新手工程师有时会犯这样的错误：当晶体管发生故障或过热时,降低工作频率.提高频率将解决饱和问题.

F(最小值)= 负荷/吨(最大值)

给定占空比的频率不能低于 Fmin,以避免饱和.但是,您可以降低占空比,并按比例降低 F,以使 Ton(max) 永远不会超过.

可以根据工作频率和占空比范围来选择开关稳压器.几乎任何升压稳压器都可以用作反激式稳压器,只要它以适当的频率和占空比范围运行即可.

为了计算功率传输,我们首先计算每个周期电感器中存储的能量.

E(周期)= L*Isat²/2

等效 I(sat)Lpri 乘积的伏特时间参数是变压器功率传输能力的直接指标.这些乘积越高,传输的功率就越大.

现在知道了每个周期的能量,我们只需将其乘以每秒的周期数或频率即可计算出功率.

P(最大值)= E(周期)*f= F&L*Isat²/2

实际上,您不会希望将变压器一直驱动到饱和状态,因此 P(max)会较小,以提供一些误差幅度.

如果只有一个输出绕组,则可用的输出电流将等于 P(max) 除以输出电压.

Iout1= P(最大值)/Vout1