設(shè)計(jì)隔離式降壓轉(zhuǎn)換器時(shí)如何選擇變壓器

在導(dǎo)通期間，高端開(kāi)關(guān) （QHS） 打開(kāi)，低邊開(kāi)關(guān) （QLS） 關(guān)閉。變壓器的磁化電感（L在） 已充電。圖 2 中的箭頭顯示了當(dāng)前的流動(dòng)方向。初級(jí)電流線性增加。電流斜率取決于（V在–在在） 和 L在.次級(jí)側(cè)二極管D1在此時(shí)間間隔內(nèi)反向偏置，并加載來(lái)自C的電流外加載。

圖2.在周期等效電路上。

在關(guān)閉時(shí)間，QHS 關(guān)閉，QLS 打開(kāi)。初級(jí)電感放電。初級(jí)電流從QLS流向地，D1正向偏置，次級(jí)電流從第二側(cè)線圈流向C外并加載。C外在此時(shí)間段內(nèi)收費(fèi)。（關(guān)閉 QHS 并打開(kāi) QLS 不能改變當(dāng)前方向;它只能改變當(dāng)前斜率。正電流減小到0 A，然后負(fù)電流增加。

圖3.關(guān)斷期等效電路。

哪些規(guī)格會(huì)影響變壓器？

在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換器時(shí)，應(yīng)聲明和清除一些規(guī)格。它將確定將使用哪個(gè)組件，尤其是在選擇變壓器時(shí)。

輸入電壓范圍

輸出電壓

最大占空比

開(kāi)關(guān)頻率

輸出電壓紋波

輸出電流

輸出功率

最大占空比（D）通常在0.4至0.6的范圍內(nèi)分配。最小輸入電壓（VIN_MIN）和最大占空比將決定初級(jí)輸出電壓（V在).然后，初級(jí)輸出電壓（V在） 和次級(jí)輸出電壓 （V外） 將確定變壓器匝數(shù)比。

輸出電流（I外）和輸出功率（P外） 是影響變壓器選擇的關(guān)鍵參數(shù)。輸出電流決定銅線的粗細(xì)，而輸出功率決定應(yīng)使用哪種變壓器線軸。線軸的滲透性顯示了它可以儲(chǔ)存多少能量以及它可以輸出多少功率。通常，直流輸出電流乘以系數(shù)分配給電感器（變壓器）的紋波電流。占空比和開(kāi)關(guān)頻率用于計(jì)算 T上時(shí)間，而 V在在在，紋波電流決定了初級(jí)電感。分配的系數(shù)不能太大或太小，因?yàn)檩^大的系數(shù)會(huì)導(dǎo)致較大的紋波電流。較大的紋波電流可能會(huì)達(dá)到H橋限流值的一半，并損壞MOSFET。由于其ESR和ESL，這將導(dǎo)致輸出電容器上的紋波電壓較大。相反，當(dāng)需要極小的紋波電流時(shí)，我們需要使用高電感值的電感器（變壓器）。如果線圈有很多圈，這將需要一個(gè)笨重的線軸。大電感將限制環(huán)路帶寬并降低動(dòng)態(tài)響應(yīng)指數(shù)。

選擇變壓器

能量?jī)H在T中傳遞到次級(jí)線圈關(guān)閉時(shí)間。匝數(shù)比可通過(guò)公式1確定：

這是對(duì)的嗎？讓我們看一個(gè)基于MAX17682的仿真結(jié)果。圖4所示為MAX17682電路，繪制在EE-Sim OASIS，由 SIMetrix/SIMPLIS 提供支持?.當(dāng)前探頭，標(biāo)記為 I在和我秒1，已放置在變壓器的兩側(cè)。

圖4.MAX17682典型電路，采用EE-Sim OASIS封裝，由SIMetrix/SIMPLIS供電。

圖5顯示了兩個(gè)探頭的瞬態(tài)仿真結(jié)果。兩個(gè)電流波形是利用公式6相加的。

圖5.MAX17682典型電路模擬電流波形

增加的電流產(chǎn)生（紅色）三角波，其行為類似于非隔離降壓轉(zhuǎn)換器中的電感。因此，可以輕松計(jì)算變壓器的初級(jí)ΔI：

通過(guò)使用匝數(shù)比、初級(jí)電感、輸出功率、輸出電流和隔離電壓，我們可以決定使用或設(shè)計(jì)哪種電感器。

為什么簡(jiǎn)化方程可以工作

看看如何更好地理解和應(yīng)用MAX17682數(shù)據(jù)資料中的公式（見(jiàn)圖6）。

結(jié)論

通過(guò)使用圖6所示的簡(jiǎn)化公式，用戶可以確保設(shè)計(jì)速度更快，初級(jí)紋波電流等于TOFF占空比。如果要修改初級(jí)紋波電流或使用其他參數(shù)，可以按照本教程進(jìn)行操作。

作者

審核編輯：郭婷