| | | | | 第二步一般是确定电感量或者工作模式。 图1-2 临界功率 图1-2分别是高压输入和低压输入时的临界功率曲线,曲线之下是DCM模式曲线之上是CCM模式。这种宽输入应用通常是将低压输入设置为CCM模式高压输入设置为DCM模式,那么图中电感的取值范围在240uH-480uH之间。 为了精确表达工作模式引起电流纹波率r,定义如下: 图1-3 电流纹波率定义 r>2:DCM模式,r=2:BCM模式,r<2:CCM模式,电感量和r的关系如下: 图1-4 电感与纹波率关系 确定一个电感量就能得到对应的电流纹波率(也可由纹波率推电感量),同图1-2一样电感取值范围240uH-480uH之间。 |
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| | | | | | | 暂取电感Lm=400uH,算得Vin=100V、Pout=60W条件下的电流纹波率r=1.2、占空比Dmax=0.44,电流纹波率和占空比同输出功率的关系如下: 图1-5 低压时r、Don与输出功率的关系 取电感Lm=400uH,算得Vin=300V、Pout=60W条件下的电流纹波率r=2.428、占空比Dmax=0.191,电流纹波率和占空比同输出功率的关系如下: 图1-6 高压时r、Don与输出功率的关系
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| | | | | | | | | 综合上述条件可以绘制出输入、输出电流方程及波形: 图1-7 输入、输出电流方程及波形 图1-8 DCM、BCM、CCM模式电流波形 有了电流波形方程可方便后续问题的计算。
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| | | | | 兄弟,有时间的话,仿一个(反激非CCM模式)同步整流电路看看,我没弄成功。
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| | | | | | | 同步整流我一般都用滞回比较器来处理,如下面的同步电路当二极管正端-负端>0.2V时同步MOS开启,当二极管正端-负端<=0V时同步MOS关闭。(不知是否合理是否是您想要的效果)
仿真的结果同步MOS管(PWM_s)都滞后于初级MOS管(PWM)。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | 这个时间如何控制?比如再延长200ns关断PWM
我仿的案例发给你,兄弟帮弄弄:
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| | | | | | | | | | | | | | | flybuck 就是 Buck + flyback ,有两个输出。
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| | | | | 第三步计算AP值选磁芯 图3-1 Ap值与电流纹波率r的关系 根据之前的条件输入电压Vin=100V、电感Lm=400uH、开关频率fo=60Khz、输出功率60W,计算出电流纹波率r=1.2。假设窗口系数Ku=0.4、Bm=0.2T 、Jm=400A/cm^2,算出最小Ap=0.707。 如图3-1,CCM模式越深Ap值越大(变压器体积越大),《精通开关电源设计》的作者建议r≈0.4为最优值。 1、因这里的Bm、Jm都是假设的所以得出的Ap值只能作为选型参考,后续还要进行反向验算(损耗分析)。 2、实际磁芯Ap值不是连续的有的间隔较大可能会造成设计上的“浪费”,这时可以通过修改开关频率、电流纹波率等参数来重新修正设计。
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| | | | | 第四步计算线圈匝数 根据第三步计算结果取Ap>0.707,这里选EE30参数:Ap=0.7995、Ae=109cm^2、Aw=73.35cm^2,绘制出初级匝数选取曲线如下: 图4-1 初级匝数选取参考 图4-1(a)分别是磁通密度Bm、电流密度Jm与初级匝数的关系曲线,在Bmax=0.2T、Jmax=400A/cm^2的条件下初级匝数取值范围为45<Np<51(图(a)中阴影区)。再参考一下图(b)查看气息范围是否合理(一般是指气息小于2mm及易于加工,如果不合理则需重新设计电感或选其它型号磁芯)。
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| | | | | | | 前面假设初次级匝比Nz=14,考虑到线圈只能取整数圈(或半圈)实际上取匝比Nz=14是不合理的,见下图输出匝数分别为2、3、4的匝比关系。 图4-2 匝比与初级匝数 如图4-2如果将匝比控制在14-16之间则有5个可选值,这里选np=48、ns=3、Nz=16,重新修正参数得: 图4-3 匝比Nz=16时的参数 初级匝数np可调节铜损和铁损比例np越大铜损比例越大,资料中多是按Bmax=0.2T来计算(这里np=44)貌似铁损比例大一些效率更高?期望在损耗分析中能找出答案。 |
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| | | | | | | | | | | 假设Lp=400uH的前提下计算出Bmax=0.196T,Jmax=387A/cm^2,lg=0.789mm。用Saber自带的MCT设计做了下验证: 图4-3-1 仿真与计算的磁通密度对比 图4-3-2 绕组验证
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| | | | | | | | | | | | | | | 假设效率是0.88时算的结果也是Bmax=0.185T,文件整理一下稍后传上来,greendot老师帮忙看看还存在那些问题。
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| | | | | | | | | | | | | | | 文件已上传,计算过程中单位还没处理好,跟仿真结果还有一点差别······
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| | | | | | | | | | | | | | | | | 有的只是小问题。
1. DDCM(r,Vin) 里的 r 应该去掉吧。
2. lg1(n) 公式里应该是10^6/AL
3. 磁通波形 BLm 公式漏了乘上μo,还有就是没有计算磁芯的reluctance在内,如果包括了,那么可以算得Bmax=0.185T,和前面的一样。
4. 哪地方跟仿真有差别?
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | 谢谢!前三个问题都已修复。
就是算气息时和仿真对不上,前面预设400uH电感算的总气息是0.789mm,仿真中Air gap取0.789mm时得到的电感是438.2uH······
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | MCT 没用过,它是不是用了气隙 Fringing Factor 来修正? 是的话,就对了。像现在这里的算法,lg 是偏小的。
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MCT是如何算的也不了解,参考您之前的帖子算得修正参数1.17,开气隙0.878mm总气隙0.917mm。Saber仿真电感量400uH时的气隙0.883mm。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | MCT的Manual里,是否说有F.F.修正的?没有的话,又是另一回事。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 查过2016版本的Manual,不见说有FF修正的。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 设Np=48,电感从100uH-1000uH变化,假设Saber也是用了一个“系数”来修正边缘磁通绘制出仿真的“系数”趋势曲线并同Mathcad计算值对比如下:
图中saber曲线当电感量大于700uH时“系数”小于1?不知是否合理?
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 这个真是不明所以。不似是FF修正。如果没有气隙呢,计算出来的电感=? 跟我们一般的计算方法有差别吗? |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 如果气隙是零Saber仿真结果和计算结果一样都是8160uH。
如果气隙>0.4mm Saber仿真与理论气隙之比近似于线性方程,整理出补偿系数=0.9046/(1-0.239*lg 理论),如果气隙<0.4mm也近似线性方程补偿系数=0.631205/(1-1.001309*lg 理论),在0.4mm(补偿系数=1)附近偏差大。不知Saber仿真是否准确,如果能用实际电路验证一下就好了。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 证实了,Saber有气隙修正的,是用最简单的估算公式,如下:
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按这个公式把数据绘制出来,当感量较小时有些偏差(发现MCT无论怎么调气隙感量都不会低于100uH?),当感量大于100uH公式Fae=1+0.25*lg^1.38倒是拟合更接近些。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 电感正确的公式如下,F可以反向导出,(lg=总气隙,μr= MCT 里给出的μi),这样算出的F和43楼的F,就准确到小数点后第三位。
(请教,怎样可以像你般,先图后文字呢?,我只能先文字后图 )
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 图片上传之后再点击一下图片,使其进入到回复界面如下,如果不点击就会是您的那种效果
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | Saber确实是用的这个修正公式,仿真和计算结果一模一样了,400uH电感实际开气隙是0.883mm。
之前的问题应该是在反算气隙lg时把参数F(Fa(lg))当成了常量来计算,没有考虑到计算lg时F是不同的。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 应该是我理解错了,MCT中的Air gap应是指开气隙而不是总气隙,这样就不会出现系数小于1的情况了。
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| | | | | 五、输出电容选取: 图5-1 输入电容充放电示意图
先假设电容中的ESR=0,当开关导通时变压器储能只有输出电容向负载释放能量电流方向如图5-1(a),当开关截止时变压器分别向输出电容和负载释放能量电流方向如图5-1(b)。
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