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单端反激式变换器计算，求解答！！！

我有一个课程设计是设计一个高输出的反激式电路12~24输入，1000v输出，输出功率30w。请大家帮我看看我的计算对不对！

Ipk=2Vout*Iout/Vin.min*Dmax*n=13.9A

Lp=Vin.max*Ton/Ipk=0.78uh

Np/Ns=Vor/(Vout+Vd)=0.01

由此算出来Ls=7780uh

但是我用saber仿真出来的结果不太好。

求大家帮帮忙！！

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lingyan
2
2018-12-23 18:32
是1千伏输出吗？
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stephon
LV.1
3
2018-12-23 18:43
@lingyan
是1千伏输出吗？
对的，1000v输出。我用saber仿真出来的电流电压，一直在上升。您能帮我看看是怎么回事么  谢谢了
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stephon
LV.1
4
2018-12-23 18:55
@lingyan
是1千伏输出吗？

原理图：

仿真结果：

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水乡电源
5
2018-12-23 20:25
@stephon
原理图：[图片]仿真结果：[图片]
用推挽做会好一些
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lingyan
6
2018-12-24 03:58
@stephon
对的，1000v输出。我用saber仿真出来的电流电压，一直在上升。您能帮我看看是怎么回事么 谢谢了
反激输出功率小，变压器传输功率小，可能无法升高到1000V,变压器副边匝数要多大，变压器的制造难度考虑了没有？
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stephon
LV.1
7
2018-12-24 08:46
@水乡电源
用推挽做会好一些

老师给的方案是让用反激做，其实是让做三个输出333v的合起来1000v。我是先推算一下的。

那我这个计算思路有没有错误的地方。

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stephon
LV.1
8
2018-12-24 08:51
@lingyan
反激输出功率小，变压器传输功率小，可能无法升高到1000V,变压器副边匝数要多大，变压器的制造难度考虑了没有？
您说的很对，主要是指导老师是做特种变压器方向的。这个应该没什么问题。我就是想验证一下我的计算是有没有问题。您费心帮我看看把，麻烦您了
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boy59
9
2018-12-24 09:48
@stephon
老师给的方案是让用反激做，其实是让做三个输出333v的合起来1000v。我是先推算一下的。那我这个计算思路有没有错误的地方。
1、电感Lp算的结果是7.8uH，初级电感量不需再乘匝比平方了（因Ipk是初级峰值电流）。

2、匝比计算中Vor由最大占空比推算，最后计算出的匝比应该是Np/Ns=0.03左右。

3、输出的是高压小电流，仿真时输出电容选取1uF以下就可以。

4、按Dmax=0.45设计时输出二极管需要高反向耐压，建议提高占空比也有利于降低初级峰值电流。

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stephon
LV.1
10
2018-12-24 11:10
@boy59
1、电感Lp算的结果是7.8uH，初级电感量不需再乘匝比平方了（因Ipk是初级峰值电流）。2、匝比计算中Vor由最大占空比推算，最后计算出的匝比应该是Np/Ns=0.03左右。3、输出的是高压小电流，仿真时输出电容选取1uF以下就可以。4、按Dmax=0.45设计时输出二极管需要高反向耐压，建议提高占空比也有利于降低初级峰值电流。
首先万分感谢您的回复，我刚才根据您计算的匝比和初级电感量仿真出来的效果非常好。就是电流有点偏大，我再调整一下电感量就好了。然后我还想问的就是，您是根据什么算的匝比，是根据反射电压/输出电压+二极管压降    得到的吗，那您的最大占空比是选得0.45吗（在12v低输入时）。我还有一个问题就是满载24v输入的时候为了保证30w输出。其他参数不变 调整占空比就行了吗？望您给讲解讲解。
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boy59
11
2018-12-24 13:05
@stephon
首先万分感谢您的回复[图片]，我刚才根据您计算的匝比和初级电感量仿真出来的效果非常好。就是电流有点偏大，我再调整一下电感量就好了。然后我还想问的就是，您是根据什么算的匝比，是根据反射电压/输出电压+二极管压降  得到的吗，那您的最大占空比是选得0.45吗（在12v低输入时）。我还有一个问题就是满载24v输入的时候为了保证30w输出。其他参数不变调整占空比就行了吗？望您给讲解讲解[图片]。

求匝比也是用的公式n=Vor/(Vd+Vout)，再加上公式Vor=Vin*Dmax/(1-Dmax)确定Vor。

之前的参数是按Dmax=0.45设计的，建议占空比取0.7以上。

调小占空比就可以了。

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stephon
LV.1
12
2018-12-24 13:42
@boy59
求匝比也是用的公式n=Vor/(Vd+Vout)，再加上公式Vor=Vin*Dmax/(1-Dmax)确定Vor。之前的参数是按Dmax=0.45设计的，建议占空比取0.7以上。调小占空比就可以了。

-您这个Vin是根据最小输入算的吗？我根据12v输入算的Vor=Vin*Dmax/(1-Dmax)=12*0.45/0.55=9.8

此时NP/Ns=n=Vor/(Vd+Vout)=0.01

-如果vin是24v   Vor=Vin*Dmax/(1-Dmax)=24*0.45/0.55=19.6

此时NP/Ns=n=Vor/(Vd+Vout)=0.02

怎么跟您算的结果不一样呢？

-求最大占空比不是要根据最小输入电压算的吗。

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boy59
13
2018-12-24 14:16
@stephon
-您这个Vin是根据最小输入算的吗？我根据12v输入算的Vor=Vin*Dmax/(1-Dmax)=12*0.45/0.55=9.8此时NP/Ns=n=Vor/(Vd+Vout)=0.01-如果vin是24v  Vor=Vin*Dmax/(1-Dmax)=24*0.45/0.55=19.6此时NP/Ns=n=Vor/(Vd+Vout)=0.02怎么跟您算的结果不一样呢？-求最大占空比不是要根据最小输入电压算的吗。

看你前文有提到输出三个333V串联，我是按Vout=333V设计的，如果按1000V设计跟你的结果一样。

按Dmax=0.45、Vout=1000V计算输出二极管反向耐压要3400V左右。

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stephon
LV.1
14
2018-12-24 14:33
@boy59
看你前文有提到输出三个333V串联，我是按Vout=333V设计的，如果按1000V设计跟你的结果一样。按Dmax=0.45、Vout=1000V计算输出二极管反向耐压要3400V左右。

对的，老师。是这样的我是先算单个输出的1000v。计算出最大占空比和确定下来原副边的电感量 ，算出满载时占空比。

然后，根据单个输出的参数。确定三个输出的匝比（比如单个输出匝比1：30的话  三个输出匝比可能是1：10：10：10吧  根据仿真结果调整）。

如果考虑三个输出时输出二极管选用1200v的。实际加在二极管上的电压不超过450v的话，应该怎么考虑呢？

如果先算单输出的话，我应该怎么算呢。我有点不会算了。

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boy59
15
2018-12-24 15:09
@stephon
对的，老师。是这样的我是先算单个输出的1000v。计算出最大占空比和确定下来原副边的电感量，算出满载时占空比。然后，根据单个输出的参数。确定三个输出的匝比（比如单个输出匝比1：30的话 三个输出匝比可能是1：10：10：10吧 根据仿真结果调整）。如果考虑三个输出时输出二极管选用1200v的。实际加在二极管上的电压不超过450v的话，应该怎么考虑呢？如果先算单输出的话，我应该怎么算呢。我有点不会算了。
输出二极管反向耐压公式为Vout+Vinmax/n，再结合之前的几个公式就可以了。
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stephon
LV.1
16
2018-12-24 16:08
@boy59
输出二极管反向耐压公式为Vout+Vinmax/n，再结合之前的几个公式就可以了。

老师，我根据您给的提示又计算了一下过程您给看看：

Vin.min=12V      Vout=1000V/30mA     取Vor=20V

有 Dmax=20/20+12=0.625  Ton=12.5us   设效率0.8 工作模式DCM  有Krp=1

原边平均电流  Iav=功率/效率*最小输入电压=30/0.8*12=3.125A

原边峰值电流  Ipk=Iav*Ton/(1-0.5Krp)Dmax=10A

原边电感      Lp=输入最小电压*mos开通时间/峰值电流=12*12.5us/10A=15uh

匝比          n=Np/Ns=Vor/Vout+Vd=20/1000+0.7=0.02

副边电感      Ls=Lp/n*n=15uh/0.0004=37500uh

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stephon
LV.1
17
2018-12-24 16:11
@stephon
老师，我根据您给的提示又计算了一下过程您给看看：Vin.min=12V   Vout=1000V/30mA   取Vor=20V有Dmax=20/20+12=0.625 Ton=12.5us  设效率0.8工作模式DCM 有Krp=1原边平均电流 Iav=功率/效率*最小输入电压=30/0.8*12=3.125A原边峰值电流 Ipk=Iav*Ton/(1-0.5Krp)Dmax=10A原边电感   Lp=输入最小电压*mos开通时间/峰值电流=12*12.5us/10A=15uh匝比     n=Np/Ns=Vor/Vout+Vd=20/1000+0.7=0.02副边电感   Ls=Lp/n*n=15uh/0.0004=37500uh
输出的电流电压稍微有点偏大，原边峰值电流跟计算的一模一样。
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boy59
18
2018-12-24 16:31
@stephon
输出的电流电压稍微有点偏大，原边峰值电流跟计算的一模一样。[图片]
说明目前的这个系统效率要高于0.8，计算时把效率值提高一些估计就可以得到正好1000V的输出电压了。
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stephon
LV.1
19
2018-12-24 16:46
@boy59
说明目前的这个系统效率要高于0.8，计算时把效率值提高一些估计就可以得到正好1000V的输出电压了。

嗯，好嘞。老师我再叨扰您一下，您别嫌烦哈

如果，我做三个输出一共1000V的话（各输出参数一样）。电路图要怎样画。

我画成下图输出的波形不对（参数我随便取的）。您给看看

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boy59
20
2018-12-24 17:04
@stephon
嗯，好嘞。老师我再叨扰您一下，您别嫌烦哈[图片]如果，我做三个输出一共1000V的话（各输出参数一样）。电路图要怎样画。我画成下图输出的波形不对（参数我随便取的）。您给看看[图片]
这用的是理想变压器，理想变压器要并联一个励磁电感Lm，串联一个漏感Lr来模拟实际变压器。
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stephon
LV.1
21
2018-12-24 18:08
@boy59
这用的是理想变压器，理想变压器要并联一个励磁电感Lm，串联一个漏感Lr来模拟实际变压器。

后面输出部分有问题吗？

那我用这个变压器是不是就不用并联一个励磁电感Lm了？

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boy59
22
2018-12-24 18:45
@stephon
后面输出部分有问题吗？那我用这个变压器是不是就不用并联一个励磁电感Lm了？[图片]
后面电路没问题，换这个变压器就不用并联励磁电感Lm了（Lm=Lp）。
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stephon
LV.1
23
2018-12-24 18:49
@boy59
后面电路没问题，换这个变压器就不用并联励磁电感Lm了（Lm=Lp）。

好嘞，真是太谢谢您了。

再问您一个问题，我做的这个变换器在dcm中占空比超过0.5没有什么问题吧，我知道在ccm中占空比超过0.5要加斜坡补偿。

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boy59
24
2018-12-24 18:59
@stephon
好嘞，真是太谢谢您了。[图片][图片]再问您一个问题[图片]，我做的这个变换器在dcm中占空比超过0.5没有什么问题吧，我知道在ccm中占空比超过0.5要加斜坡补偿。
没问题的，就是占空比越大输出二极管的峰值电流越大，电源设计就是个折中的艺术，需要自己斟酌一下。
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stephon
LV.1
25
2018-12-24 20:18
@boy59
没问题的，就是占空比越大输出二极管的峰值电流越大，电源设计就是个折中的艺术，需要自己斟酌一下。

嗯嗯，知道了

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stephon
LV.1
26
2018-12-26 18:42
@boy59
没问题的，就是占空比越大输出二极管的峰值电流越大，电源设计就是个折中的艺术，需要自己斟酌一下。

老师您好。我又来请教了。

我还是做三个输出加起来1000v的反激。在DCM中输出的原副边电流波形怎么看起来像是CCM的波形？您看看。

2.开关管两端电压波形在开通期间怎么怎么从零开始慢慢上升？开通尖峰还挺大的(我漏感取原边电感的1%  即0.15uh）

3.RCD吸收电容波形是这样的。

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stephon
LV.1
27
2018-12-26 18:45
@boy59
没问题的，就是占空比越大输出二极管的峰值电流越大，电源设计就是个折中的艺术，需要自己斟酌一下。

难道是因为我计算单个输出1000v的时候是算成临界模式的了(T=TON+Toff)？

这是单个输出的原副边电流波形：

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boy59
28
2018-12-27 10:13
@stephon
难道是因为我计算单个输出1000v的时候是算成临界模式的了(T=TON+Toff)？这是单个输出的原副边电流波形：[图片]

我也做了下仿真，没发现什么问题

仿真参数是参照16楼的设置的。

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stephon
LV.1
29
2018-12-27 10:35
@boy59
我也做了下仿真，没发现什么问题[图片][图片]仿真参数是参照16楼的设置的。

老师，rcd吸收电容电压理论上是不是超过反射电压的1.3倍吗就行，上限有要求吗？

您这个副边单个电感量是 单个输出1000v的的1/3吗（在图中看不出来）？不考虑副边各电感耦合吗？

看原边Lp电流是连续模式的，可是之前算的是按断续模式算的。如果是连续模式的那最大占空比是0.58的话，要加斜坡补偿吧。

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boy59
30
2018-12-27 12:01
@stephon
老师，rcd吸收电容电压理论上是不是超过反射电压的1.3倍吗就行，上限有要求吗？您这个副边单个电感量是单个输出1000v的的1/3吗（在图中看不出来）？不考虑副边各电感耦合吗？看原边Lp电流是连续模式的，可是之前算的是按断续模式算的。如果是连续模式的那最大占空比是0.58的话，要加斜坡补偿吧。

上限没要求，高了选用的MOS管耐压也会随着升高。

用理想变压器这样设计就可以，用匝比平方折算副边电感，如果考虑副边耦合问题加点漏感就可以对这个仿真影响不大（三路负载相同交叉调整率问题可以忽略）。

我做的仿真是断续模式的或者临界模式左右，占空比大于0.5也不用加斜坡补偿的，因为你这个是电压控制模式。

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stephon
LV.1
31
2018-12-27 12:59
@boy59
上限没要求，高了选用的MOS管耐压也会随着升高。用理想变压器这样设计就可以，用匝比平方折算副边电感，如果考虑副边耦合问题加点漏感就可以对这个仿真影响不大（三路负载相同交叉调整率问题可以忽略）。我做的仿真是断续模式的或者临界模式左右，占空比大于0.5也不用加斜坡补偿的，因为你这个是电压控制模式。

老师，您是怎么确定这个是电压控制还是电流控制呢，我指导老师是让用峰值电流控制，比较简单。

我这个以后要做实验，到时候肯定还有要请教您的，您到时候多给学生讲讲。

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