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反激占空比更大,效率會(huì)更高?

2019-02-01 10:59 來源:互聯(lián)網(wǎng) 編輯:Angelina

首先反激電源一般設(shè)計(jì)占空比時(shí),我們一般是小于0.5的,大家都知道如果超過0.5必須要增加斜坡補(bǔ)償。那么開關(guān)電源在設(shè)計(jì)反激開關(guān)電源時(shí),為何占空比都設(shè)計(jì)成0.45左右而不是更小?

聽得最多的是,占空比越大電源效率會(huì)越高,所以大家都是這樣來設(shè)計(jì)的,實(shí)際上也是個(gè)這樣的趨勢(shì),為什么?從原理上怎么解釋?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(guān)電源中最影響效率的三個(gè)關(guān)鍵元器件為:

1、mos管

2、變壓器

3、輸出整流二極管

當(dāng)然還有其他元器件,但這三個(gè)占比是比較大的。

mos管損耗分為:開通損耗、關(guān)斷損耗、導(dǎo)通損耗、驅(qū)動(dòng)損耗

(DCM狀態(tài)下開通損耗是忽略不計(jì)的)

變壓器損耗分為:鐵損、銅損

整流二極管損耗分為:導(dǎo)通損耗、反向恢復(fù)損耗

跟這些損耗關(guān)系最大的參數(shù)就是電流:峰值電流、有效值電流。

我們?nèi)绻茏C明占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(shí)我們的標(biāo)題:反激占空比越大效率越高。

反激占空比更大,效率會(huì)更高?

先把公式擺出來:

1、根據(jù)能量守恒可得

反激占空比更大,效率會(huì)更高?

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(guān)電源的工作周期。

2、電流,電感,電壓,時(shí)間之間的關(guān)系

反激占空比更大,效率會(huì)更高?

其中,Vin為輸入電壓,Ton一個(gè)周期開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間,D為占空比,Lp為原邊繞組電感量,f為開關(guān)頻率,Ip為峰值電流。

3、把式三代入式一可得到

反激占空比更大,效率會(huì)更高?

我們看下式四,其中輸入電壓Vin是固定的,開關(guān)頻率f也是固定的,開關(guān)電源功率P也是不變的。

所以很容易看出占空比D設(shè)計(jì)越大時(shí),計(jì)算出的原邊電感量越大,反之D越小,計(jì)算出的原邊電感量越小,我們把這個(gè)結(jié)論叫做結(jié)論一。

4、我們?cè)倩仡^把公式一變換一下得到公式五

反激占空比更大,效率會(huì)更高?

從公式五可知,Lp越大時(shí)峰值電流Ip越小,反之Lp越小時(shí)峰值電流越大。再結(jié)合結(jié)論一可知,占空比D越大峰值電流Ip越小,占空比D越小峰值電流Ip越大,我們把這個(gè)結(jié)論叫做結(jié)論二。

我們?cè)倏聪路醇CM下的有效值電流

1、反激DCM的有效值電流公式為:

反激占空比更大,效率會(huì)更高?

其中Iprms為原邊電感有效值電流,Ip為原邊電感峰值電流,D為占空比。

由于峰值電流IP和占空比D是成反比的,所以單從公式六還是無(wú)法得出有效值電流Iprms和占空比D的關(guān)系,我們需要根據(jù)其他公式把Ip消除才好證明。

我們可以把公式三以及公式四代入公式六可得到:

反激占空比更大,效率會(huì)更高?

我們看下公式七,P是固定的,Vin是固定的,所以可以得出一個(gè)結(jié)論三:占空比越大時(shí)有效值電流越小,反之占空比越小時(shí)有效值電流越大。

總結(jié):

設(shè)計(jì)DCM反激時(shí)通過結(jié)論二二結(jié)論三

占空比設(shè)計(jì)越大,峰值電流越小,有效值電流也越小。

占空比設(shè)計(jì)越小,峰值電流越大,有效值電流也越大。

所以我們一般設(shè)計(jì)反激電源時(shí)一般把最大占空比設(shè)計(jì)成接近0.5,比如0.45左右效率會(huì)比較高。

標(biāo)簽: 反激 占空比 效率

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