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AC/DC

使用SiC-MOSFET的隔离型准谐振转换器的设计案例

变压器T1的设计 其1

从本文开始进入具体的设计,比如计算相关电路常数等。首先是变压器T1的设计。计算步骤如下。这与“隔离型反激式转换器电路设计:变压器设计(数值计算)”中的思路基本相同,可以参考这篇文章中的内容。

  • ①反激式电压VOR的设定
  • ②一次侧绕组电感值Lp、一次侧的最大电流Ippk的计算
  • ③变压器尺寸的决定
  • ④一次侧绕组数Np的计算
  • ⑤二次侧绕组数Ns的计算
  • ⑥VCC绕组数Nd的计算
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为进行变压器设计,必须推导出来的参数有:“铁芯尺寸”、“Lp电感值”、“Np/Ns/Nd的匝数”。

另外,赋予T1的条件为:输出24V1A,VIN(DC)=300V~900V。

电路图请随时参考上一篇文章给出的电路图。

①反激式电压VOR的设定

反激式电压VOR是VO(二次侧Vout加上二次侧二极管DN1的VF)乘以变压器的匝比Np:Ns得到的值。确定VOR后,求匝比Np:Ns和占空比。基本公式和示例如下。(电路图中缺少DN1的描述,实际上在T1的二次侧连接的2个二极管就是DN1)

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设置VOR值时,请考虑到MOSFET的损耗等,使Duty达到0.5以下。图中是MOSFET的Vds波形。

②一次侧绕组电感值Lp、一次侧的最大电流Ippk的计算

确定最低输入时(VIN=300V)、最大负载时的最低振荡频率fsw后,求一次绕组电感值Lp和一次侧的最大电流Ippk。

设最低输入时(VIN=300V)的最低振荡频率 fsw=92kHz。另外,其他参数如下:

  • ・根据Po=24V X 1A=24W,考虑到过负载保护等,
     设Po(max)=30W(降额:0.8)
  • ・变压器转换效率η=85%
  • ・谐振用电容器容值Cv=100pF
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③变压器铁芯尺寸的决定

根据Po(max)=30W,并稍微留些余量,变压器铁芯尺寸选择EFD30。下表是相对于输出功率Po的适当的铁芯尺寸参考标准。具体请向变压器厂商确认。

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这样,所需的“铁芯尺寸”、“Lp电感值”就确定了。“Np/Ns/Nd的匝数”将在下一篇文章中进行计算。

变压器设计所需的参数

变压器铁芯尺寸 EFD30(或替代产品)
Np(一次侧匝数) 1750µH
Np(一次侧匝数) (下一篇)
Ns(二次侧匝数) (下一篇)
Nd(VCC匝数) (下一篇)

关键要点:

・分步骤计算变压器T1的铁芯尺寸、一次侧电感值、各个匝数。

・可按照与设计篇第一篇“隔离型反激式转换器电路设计”相同的思路进行计算。