双开关正激转换器及其应用设计

双开关正激转换器及其应用设计

NCP1252应用设计：功率元件计算

1) 变压器匝数比、占空比及励磁电感

首先计算变压器在连续导电模式(CCM)下的匝数比N。

根据等式(1)可以推导出等式(2)：

其中，V_out是输出电压，η是目标能效，V_{bulk min}是最小输入电压(即350 Vdc)，DC_max是NCP1252的最大占空比，N是变压器匝数比。

相应我们也可以验证出高输入线路电压(410 Vdc)时最小占空比，见等式(3)：

为了恰当地磁芯复位，需要极小的励磁电流来对绕组电压反相。根据经验法则，励磁电流为初次峰值电流(I_{p_pk})的10%。其中，I_{p_pk}取值0.94，这数值的计算过程参见后文。变压器励磁电感的计算见等式(4)：

2) LC输出滤波器

首先选择交越频率(f_C)。因开关噪声缘故，f_C大于10 kHz时要求无噪声布线，难于设计。故不推荐在较高的频率交越，直接选定f_C为10 kHz。

如果我们假定由f_C、输出电容(C_out)及最大阶跃负载电流(ΔI_out)确定出ΔI_out 时的最大压降(V_out)为250 mV，我们就能写出下述等式：

我们选择的是2颗松下FM系列的1,000 μF@16 V电容。从电容规范中解析出：

I_c,rms=5.36 A @ T_A=+105 ℃

R_ESR,low = 8.5 mW @ T_A = +20  ℃

R_ESR,high = 28.5 mW @ T_A = -10  ℃

接下来，以D_Iout = 5 A 来计算DV_out ，见等式(7)：

这里有一个经验法则，就是选择等式(6)计算出来的值一半的等效串联电阻(ESR)电容：R_ESR,max = 22 mW @ 0 ℃。这个规则考虑到了电容工艺变化，以及留出一些电源在极低环境温度条件下启动工作时的裕量。

最大峰值到峰值电流(ΔI_L)的计算见等式(8)：

要获取输出电感值，我们能够写出关闭时间期间的降压纹波电流等式：

对等式(9)进行转换，就可以得到等式(10)，最终我们选择27 μH的标准值。

输出电容的均方根电流(I_Cout,rms)计算见等式(11)：

其中，额定电感时间常数(τ)的计算见等式(12)：