首先反激電源一般設計佔空比時,我們一般是小於0.5的,大家都知道如果超過0.5必須要增加斜坡補償。
那麼開關電源在設計反激開關電源時,為何佔空比都設計成0.45左右而不是更小?
聽得最多的是,佔空比越大電源效率會越高,所以大家都是這樣來設計的,實際上也是個這樣的趨勢,為什麼?從原理上怎麼解釋?從公式上又怎樣看出?
我們一起來分析一下:
以反激DCM模式為例
首先開關電源中最影響效率的三個關鍵元器件為
1、mos管
2、變壓器
3、輸出整流二極管
當然還有其他元器件,但這三個佔比是比較大的。
mos管損耗分為:開通損耗、關斷損耗、導通損耗、驅動損耗
(DCM狀態下開通損耗是忽略不計的)
變壓器損耗分為:鐵損、銅損
整流二極管損耗分為:導通損耗、反向恢復損耗
跟這些損耗關係最大的參數就是電流:峰值電流、有效值電流。
我們如果能證明佔空比越大峰值電流越小,有效值電流也越小的話,基本可以證實我們的標題:反激佔空比越大效率越高。
先把公式擺出來:
1、根據能量守恆可得其中Lp為原邊繞組電感量,Ip為原邊繞組峰值電流,P為電源功率,T為開關電源的工作週期。
2、電流,電感,電壓,時間之間的關係
其中,Vin為輸入電壓,Ton一個週期開關管的導通時間,D為佔空比,Lp為原邊繞組電感量,f為開關頻率,Ip為峰值電流。
3、把式三代入式一可得到
我們看下式四,其中輸入電壓Vin是固定的,開關頻率f也是固定的,開關電源功率P也是不變的。
所以很容易看出佔空比D設計越大時,計算出的原邊電感量越大,反之D越小,計算出的原邊電感量越小,我們把這個結論叫做結論一。
4、我們再回頭把公式一變換一下得到公式五從公式五可知,Lp越大時峰值電流Ip越小,反之Lp越小時峰值電流越大。再結合結論一可知,佔空比D越大峰值電流Ip越小,佔空比D越小峰值電流Ip越大,我們把這個結論叫做結論二。
我們再看下反激DCM下的有效值電流
1、反激DCM的有效值電流公式為:其中Iprms為原邊電感有效值電流,Ip為原邊電感峰值電流,D為佔空比。
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