1.改换器输入输出电气参数:
本文的剖析和规划依据65W 输出的笔记本适配器,输入直流电压Vin 为: 100~370V DC;输出直流电压电流为: 18V/3.6A 。依据输入输出条件,设定低压满载是65KHZ 作业频率。按改换器的惯例规划得到:Np: Ns=6:1 ,Lp=290uH。其他相关规划参数及原理图可参考文献2 及附录。
2.首要元器材的损耗剖析
2.1.全规模输入电压时占空比及作业频率的改变
改换器全规模作业在准谐振谷底注册形式,所以满意Flyback 根本的输出输出公式,可依据如下公式,核算得到满载时占空比在全电压输入时的改变规则,其间D(Vin)为占空比D 和Vin 的函数联系,其改变规则如图1 所示,其间Vo 为输出电压,Vd为副边整流肖特基的导通压降:
能够按如下的核算办法得到全电压输入时改换器作业频率改变规则如图2 所示,其间Lp 为变压器原边电感量,Ipk_p(Vin)为原边峰值电流和输入电压的函数联系, f(Vin)为改换器作业频率和输入电压的函数联系,Ton 和Toff 分别为导通和关断时刻。
2.2.Mosfet 的损耗剖析
如图3 为改换器实践作业在谐振形式时Vds 的作业波形,可见Mosfet 注册时,变压器的原边电感Lp 和Cds 之间谐振,注册时电压谐振到Vin-(Vout+Vd),此刻电流从零开始添加,大大的降低了注册时的损耗,这是谐振作业形式的优势。
Mosfet 的损耗分为4 个部分,关断损耗,导通损耗,注册损耗及驱动损耗,在该规划中运用的SPP11N60C3 Mosfet,能够依据Mosfet 的全规模输入时电压电流的改换规则,核算 剖析Mosfet 的全输入规模的损耗散布,其间驱动损耗首要和作业频率联系较大,导通损耗需估量其热效应的影响,按结温100⁰C 预算,图中可见关断损耗随输入电压添加而添加。
2.3.整流桥及副边整流肖特基损耗剖析
在本规划中,副边整流肖特基选用STPS20120CT,100⁰C 时,VF=0.6V。如下图5 显现整流桥及肖特基的损耗在全规模输入时的改变,其间BD(Vin)和 D(Vin)分别为整流桥和肖特基的损耗。
2.4. 变压器损耗剖析
本规划中,运用RM10 的磁芯,该磁芯有用截面积较大,漏磁较小,在满意饱满磁通余量的情况下,规划匝比为N1:N2=36T :6 T,其间可查的,能够依据如下公式得到全规模最大磁通量的改变规则如图6,可见在输入电压最低的时分,磁通量为最大值。所以在规划时需求确保满载输入电压最低时,确保此刻磁通量小于饱满磁通并留有必定的裕量。
在满意集肤效应和附近效应的基础上,运用三明治绕法,漏感较小,原边为Φ0.3*3,副为Φ0.5*4,如图7 显现了其在全规模输入的情况下其损耗的改变规则。其间 Pwinding 为变压器的铜损,Ploss_core 为铁损,铁损首要和磁芯的原料联系较大。
如图8 为满载时全规模电压输入时输入电容与原边电流检测电阻损耗改变。原边电阻的损耗首要和经过该电阻的电流有用值有联系,输入电容的损耗和其流转的电流有用值有联系。
2.6.其他损耗剖析
改换器的其他损耗首要分为:原边电流检测电阻损耗,输出滤波LC 的损耗,输入%&&&&&%损耗,RCD clamp吸收回路的损耗,%&&&&&% 的供电损损耗,EMI 滤波器的损耗以及PCB 走线的损耗。如下图9 为这些损耗的总结,其间EMI 滤波器的损耗以及PCB 走线的损耗首要是电阻性的损耗。
3.理论剖析和实测功率的比照剖析
依据以上的剖析,能够得到改换器的总损耗如下,将这些损耗累加,能够得到如图10 悉数损耗在全规模输入电压内的改变规则,然后能够得到全规模输入电压时的功率改变规则如图11 所示。
依据上述规划和TI 的谐振控制器UCC28600EVM,测验得到实践的改换器功率如下图12 所示。可见,核算得到的功率改变规则和实测的功率曲线根本相同,较为实在的反映了改换器的理论核算。实践核算时树立的作业模型越挨近实践作业模型,核算的成果会越精确。能够依据上述的剖析办法在规划中优化改换器的功率,其间变压器和开关器材是优化的要点。
4.定论
经过以上的剖析和测验,可得如下定论:
1. 关于谐振作业形式的反激改换器,最低电压输入时,满载的改换器的功率最低,磁通量为最大值,需求针对最低输入电压去评价变压器的饱满磁通量并留有必定的裕量。
2. 因为最低输入电压时改换器功率最低,此刻改换器损耗最大,实践规划时能够依据此刻的损耗去评价整个体系的热规划。
3. 功率的核算成果和 实测功率挨近,运用本文损耗核算办法是一种有用的评价功率的手法,能够依据上述的剖析办法优化改换器的功率。
5.参考文献:
1. UCC28600 QUASI-RESONANT FLYBACK CONTROLLER datasheet
Texas Instruments http://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/slus646j/slus646j.pdf
2. Quasi-Resonant Flyback Converter Universal Off-Line Input 65-W Evaluation Module
Texas Instruments http://www.ti.com.cn/cn/lit/ug/sluu263c/sluu263c.pdf