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2019.07.10 AC/DC

變壓器T1的設計 其1

使用SiC-MOSFET的隔離型準諧振轉換器的設計案例

從本文開始進入具體的設計,比如計算相關電路常數等。首先是變壓器T1的設計。計算步驟如下。這與“隔離型返馳式轉換器電路設計:變壓器設計(數值計算)”中的思路基本相同,可以參考這篇文章中的內容。

  • ①返馳式電壓VOR的設定
  • ②一次側線圈電感值Lp、一次側的最大電流Ippk的計算
  • ③變壓器尺寸的決定
  • ④一次側線圈數Np的計算
  • ⑤二次側線圈數Ns的計算
  • ⑥VCC線圈數Nd的計算
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為進行變壓器設計,必須推導出來的參數有:“鐵芯尺寸”、“Lp電感值”、“Np/Ns/Nd的匝數”。

另外,賦予T1的條件為:輸出24V1A,VIN(DC)=300V~900V。

電路圖請隨時參考上一篇文章給出的電路圖。

①返馳式電壓VOR的設定

返馳式電壓VOR是VO(二次側Vout加上二次側二極體DN1的VF)乘以變壓器的匝比Np:Ns得到的值。確定VOR後,求匝比Np:Ns和占空比。基本公式和示例如下。(電路圖中缺少DN1的描述,實際上在T1的二次側連接的2個二極體就是DN1)

20170817_graf_06

設定VOR值時,請考慮到MOSFET的損耗等,使Duty達到0.5以下。圖中是MOSFET的Vds波形。

②一次側線圈電感值Lp、一次側的最大電流Ippk的計算

確定最低輸入時(VIN=300V)、最大負載時的最低振盪頻率fsw後,求一次線圈電感值Lp和一次側的最大電流Ippk。

設最低輸入時(VIN=300V)的最低振盪頻率 fsw=92kHz。另外,其他參數如下:

  • ・根據Po=24V X 1A=24W,考慮到過負載保護等,
     設Po(max)=30W(降額:0.8)
  • ・變壓器轉換效率η=85%
  • ・諧振用電容容值Cv=100pF
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③變壓器鐵芯尺寸的決定

根據Po(max)=30W,並稍微留些餘量,變壓器鐵芯尺寸選擇EFD30。下表是相對於輸出功率Po的適當的鐵芯尺寸參考標準。具體請向變壓器廠商確認。

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這樣,所需的“鐵芯尺寸”、“Lp電感值”就確定了。“Np/Ns/Nd的匝數”將在下一篇文章中進行計算。

變壓器設計所需的參數

變壓器鐵芯尺寸 EFD30(或替代產品)
Lp(一次側線圈電感值) 1750µH
Np(一次側匝數) (下一篇)
Ns(二次側匝數) (下一篇)
Nd(VCC匝數) (下一篇)

重點:

・分步驟計算變壓器T1的鐵芯尺寸、一次側電感值、各個匝數。

・可按照與設計篇第一篇“隔離型返馳式轉換器電路設計”相同的思路進行計算。

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