三、變壓器匝比及初級電感量
反激變換器有兩種運行模式:電流連續模式CCM和電流斷續模式DCM。兩種模式各自優缺點可參考公眾號文章《PFC基礎(1)-兩相交錯並聯PFC-CRM》,本文不再對比分析。
由於CCM模式電流連續,因此更適合公式計算,最終可根據計算參數微調來選擇工作模式。
為防止初級電流出現次諧波振蕩,即大小波,最大佔空比需小於0.5。本文Dmax=0.45。
由初級電感伏秒積平衡,可計算出匝比n
為防止佔空比過大,n取4。
KRF為電流紋波係數,CCM模式下KRF<1,DCM模式下KRF=1。
為便於計算本文取KRF=1(臨界模式下同為1)。IEDC為平均電流(梯形等效為矩形可得)。
聯立三個公式可得初級電感量Lm。
增大電感量或佔空比,可從DCM模式進入CCM模式。
進而計算初級峰值電流。
若匝比n取4,則此時Dmax應略小於0.45。佔空比過大會導致次諧波振蕩,而佔空比過小,會引起EMI問題。因此,需根據實際情況選擇合適的初級電感量。
四、變壓器匝數計算及初次級線徑選擇
實際使用中,常使用磁通擺幅△B來驗證匝數及磁芯是否選擇合理。
可選擇峰值電流或導通時間計算。Ae為磁芯有效截面積。DCM 模式時,△B 取0.2~0.26T;CCM 時,△B 取0.12~0.18T。△B過大會導致磁芯過熱甚至飽和。
Ac 是所有繞組導線截面積的總和,KF 為填充係數,一般取0.2~0.3。Aw為磁芯窗口面積。△B過小則會導致窗口利用率過大,實際中繞不下計算匝數,只能減少匝數或線徑。
ρ為電流密度,D為所選導線直徑。通常,當繞組線圈的比較長時(>1m),線圈電流密度取5A/mm2;當繞組線圈長度較短時,線圈電流密度取6~10A/mm2。當流過線圈的電流比較大時,可以採用多組細線並繞的方式,以減小集膚效應的影響。
五、初級RCD吸收電路
吸收電容C過大時,兩端電壓始終小於反射電壓,從而成為初級變壓器負載,降低了輸出能量。
吸收電容C過小時,電容電壓會很快降至反射電壓,同樣會成為變壓器負載,消耗能量。
理想狀態下,漏感電流全部為吸收電容充電完成後,吸收回路二極體截至,吸收電容對吸收電阻放電,在開關管重新導通時,正好降至反射電壓。
選取吸收電容Uc_max及Uc_min,可計算出
式中,Lleak為變壓器初級漏感。
聯立可得吸收電阻R,一般選擇吸收電阻功率時,留有至少一倍裕量。