之前讲了电源的一次侧变压器的选型、磁芯选择及绕线方法,今天来说一下二次侧的设计。
首先选择好变压器后,我们就要选择功率半导体器件了,因为Vdss>Vin>382V,所以我们一般取常用的500V耐压,Id>Iin>2.75A,我们就取大于4A的器件,我个人采用的是IRF730器件。
输出整流二极管选择参考Vr>2Vout=56V,我一般习惯性的取70V以上的,Ifwd>Iout>10A,我取20A的数值,结合以上条件,我选用MBR20100CT二极管。
接下来就是要计算输出的滤波器,最小输出交流滤波电感值Lo(min)=[(47-28)*4.25]/(1.4*1)=57.6uH,我们采用LI*I的方法可以确定MPP磁环大小, 可以采用P/N55930A2磁芯,而电感所需的匝数为:NIo=19.2匝,我们取20匝;绕制在磁环上的导线我们选择#12AWG,当然我们也可以使用100股的编织线,这样可以减小集肤效应。
输出滤波电容则可以计算出为:Co(min)=(10*4.25)/0.05=850uF,我们可以采用4个220uF的铝解电容并联,这样通过每个电容的纹波电流就小于3A。
在设计输出直流滤波电感时,我们要注意在可能的直流偏置下,所选择的磁导率不能过分低,在这个电源中,我选择磁场强度为400e,它的相对磁导率大于60的磁芯;选用这个磁芯后,我们计算得出N=(400*6.35)/()0.4*10)=20.2匝,我们取20匝;导线按照线规使用#12AWG。
关于恢复电路,我们可以拿一个简单的原理图来详细的讲一下如何计算,如下图所示:
我们可以看到,在Q1导通期间,变压器T1的磁通量增大,T1蓄积能量;Q1截止期间,释放变压器中蓄积的能量,磁通返回到剩磁。
上图中,变压器T1上绕制有恢复绕组N3,因此Q1截止期间,原来蓄积在变压器中的能量通过VD4反馈到输入侧C2储存。在Q1截止期间,恢复绕组N3两端的自感电压限制为输入电压Ui的数值时,VD4才能把存储在N3中的磁场能转化为电场能反馈到输入侧,这时变压器一次绕组感应电压为:U(N1)=N1*U(N3)/N3 ;上式中,U(N1)为N1的感应电压,U(N3)为N3的感应电压,他们的极性都是上负下正。
如果我们假设开关管的耐压为800V,而使用率为85%,那么我们可以得到U(N1)+Uimax<=800*0.85=680V;而U(N1)=680-350=330V;那么我们可以根据N3>=N1*Uimax/U(N1)=27*350/330=28.6匝,我们取整数为29匝。
在Q1导通期间,变压器中储存能量E1=(Ui*Ui*Ton*Ton)/(2*L1);L1为变压器一次绕组的电感量。
在Q1截止期间,一次绕组感应电压让VD3导通,磁场能转化为电场能,在R1上以热量形式消耗掉,所以R1消耗的热量E2=U(N1)* U(N1)*T/R1;联立上面两个等式整理可以计算出Ton(min)=1.2uS。