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求助! 反激电源 提升副边匝数对输出功率的影响

最近总有一个问题想不明白,反激电源,原边电感和匝数一定的情况下,增加副边匝数,会对电源有什么影响?

我现在想到的只有会导致后级整流二极管承受的反向电压增大。

最近测试遇到一个情况,为了适应低电压输入,将副边匝数增加一倍,结果导致整体功率有所下降。原来在100V输入时,功率约14W;改变匝数后,相同输入电压,功率下降到10W,观察开关节点波形,发现占空比有所下降。

小弟菜鸟,请各位大神指点一二。

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2017-03-09 11:23

反激是的計算 NP/NS = (VP*Ton) / ((VS+VF)*(1-Ton)

此時你可以發現Ton的週期是可以開到非常大, 但是一般在設計上因為考慮到變壓器的厲磁與mosfet所承受的

電流硬力, 會把它設計在約50%左右...

又考慮到儲存電容於交流時的整流漣波與動態穩定度, 所以在低壓段一般都會取45%左右, 以保證其容餘量不超過50% 但是這樣的設計會有幾種狀況 :

1). 副邊二極體電壓高度可下降, 高度一但下降則可以使用耐壓越低的二極體, 但是二極體耐壓下降其VF可降低, 但      是IR值是升高的, 因為二極體的導通時間變大了, 若VF的影響較大, 則IR的損失是可以彌補的..

2). 變壓器的厲磁變大, 但是其耦合會變好, 藕合變好其效率會高,但因為導通時間變大, 其銅損與磁損會變大, 假設藕合效率提升遠大於磁損與銅損, 則兩者可以不考慮......

3). 原邊反饋電壓變高, 由於圈比拉大, 所以從副邊在oFF時所疊加於原邊mosfet電壓變高, 造成MOSFET的交換損 

     失變大, 假如選用的MOSFET規格較好, 耐壓高且RDSon 較低,Qg也快Ciss也小, 則可以忽略其交換損失...

     以上三點就是我們設計上所謂的"熱轉移" ........

而當你把副邊圈數加大, 表示圈比很接近, 此時二極體耐壓要變高, 相對IR是下降, 但VF是上升的, 所以可以在二極體的ID VS VF 曲線尋找適合的二極體, 那有標示流過多大電流時其VF值, 取值好, 相對效率也會高..

變壓器由於導通時間變短, 厲磁變小, 理論上可以增加感量, 以提升其偶合係數, 這樣能量轉移才會好, 效率也可以

拉高..

MOSFET 因為反饋電壓降低, 可以在耐壓上做選擇, 例如原耐壓需650V, 你可以降為600V, 則這樣的規格RDSon 可以很低, 相對Qg與Ciss值也可以變小, 而MOSFET 因為電流硬力變小, 相對交換損失也會變小.....

=============================================================

若你只是單純改變副邊圈數而其他都沒有修改, 那效率差是一定的.........


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heliu
LV.4
3
2017-03-09 11:30

反激电源是储能放电,次级匝数多了,分到每匝的电压就小。电流的下降率就变小,容易导致一个周期里不能放完磁心的能量。这和原边匝数多了会在固定周期内达不到电流道理是一样的。

简单的比方,一个勺子一秒中接满水,倒水速度慢了,一秒钟没倒完又要去接水,那么传递水的总水流量就降下来了。

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miwu7
LV.1
4
2017-03-09 13:43
@heliu
反激电源是储能放电,次级匝数多了,分到每匝的电压就小。电流的下降率就变小,容易导致一个周期里不能放完磁心的能量。这和原边匝数多了会在固定周期内达不到电流道理是一样的。简单的比方,一个勺子一秒中接满水,倒水速度慢了,一秒钟没倒完又要去接水,那么传递水的总水流量就降下来了。
谢谢,再请教您一个问题。对于几十瓦的反激电源,因为可以通过调节磁芯气隙改变电感量,所以电感大小很大部分取决于绕制匝数。这样的话,伏匝数怎么计算,或者一般多少合适,有没有经验值?
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ethanwey
LV.3
5
2017-03-09 14:27

直接把24V的變壓器

拿去裝12V ADAPTOR就知道了

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miwu7
LV.1
6
2017-03-09 16:50
@ethanwey
直接把24V的變壓器拿去裝12VADAPTOR就知道了
现在是知道现象,想了解原因
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2017-03-10 10:18

不考虑工艺影响,增大次级匝数后带来的结果是:

占空比D减小,断续模式会转向连续模式,连续模式会进入深连续模式

输出二极管反向耐压变大,MOS管Vds电压减小(反射电压小了),此时可增大RC电路中的R提高效率

MOS管的峰值电流变大

变压器的工作磁通密度变大,初级线圈电流密度增大,次级线圈电流密度降低

由于转向连续模式△B的变化更小磁芯损耗会降低,引起效率降低的主要原因应当是变压器的初级线圈电流密度太大造成的损耗不均衡。

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陌路
LV.2
8
2017-03-11 18:19

怎么能直接将副边匝数增加一倍呢,输出都不是自己想要的了吧,电源直接异常了吧

先根据变压器磁芯型号确定下初级最少需要多少圈(Np=VT/BAe),再根据MOS管耐压VDS,母线电压Vbus,输出电压VO等算下匝比(VDS=VBUS+NP/NS*(VO)),接着根据工作模式算下电感量等等,圈数都是有讲究的,哪能随意加

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heliu
LV.4
9
2017-03-12 01:29
@陌路
怎么能直接将副边匝数增加一倍呢,输出都不是自己想要的了吧,电源直接异常了吧先根据变压器磁芯型号确定下初级最少需要多少圈(Np=VT/BAe),再根据MOS管耐压VDS,母线电压Vbus,输出电压VO等算下匝比(VDS=VBUS+NP/NS*(VO)),接着根据工作模式算下电感量等等,圈数都是有讲究的,哪能随意加
副边匝数增加一倍,芯片VCC减半
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heliu
LV.4
10
2017-03-12 01:54
@miwu7
谢谢,再请教您一个问题。对于几十瓦的反激电源,因为可以通过调节磁芯气隙改变电感量,所以电感大小很大部分取决于绕制匝数。这样的话,伏匝数怎么计算,或者一般多少合适,有没有经验值?

dI/dT=V/L, 如果匝数多了一倍,电感量L加到原先的4倍,输出电压V不变的话电流变化率将变成原先的四分子一,放电时间要增加到原先的4倍。

反激变压器因为要照顾开关管的耐压,次级伏匝数不与初级一样但不可偏差太多。通常用反射电压加Vmax和尖峰电压后,要比开关管耐压小50V以上。然后用反射电压与输出电压算匝比。意思就是用反射电压算这个所谓的伏匝数。
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陌路
LV.2
11
2017-03-12 22:58
@heliu
副边匝数增加一倍,芯片VCC减半
是的,谢谢修提醒
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