根据电流有效值,可以选择变压器线径,根据匝数绕电感后,调整气息使电感量满足要求,即可得到合适的变压器。
2)CCM变压器设计过程:
CCM变压器的设计,必须首先确定一个负载点,在该状态下,变压器工作在BCM状态下,如果负载继续增加则进入CCM,如果负载减小,则进入DCM,一般情况下,我会选择最低输入电压下额定负载的70%为BCM状态。
70%负载情况下,输出功率为P0.7=27.6*6*0.7=116W,因此峰值电流为
从这个时刻,如果继续增加负载电流,变压器进入CCM状态,占空比不变,所以,峰峰值电流也就是这个值,因此ΔI=4.94A
满载情况下,输入平均电流
设峰值电流为IPK则
根据△I占Ipk的比例,确定△Bmax,△Bmax/Bmax=△I/Ipk得到△Bmax=4.94*0.32/6=0.26T,选择△B为0.18T,计算变压器原边匝数
根据伏秒平衡,可以得到以下公式,
Vdc*Dmax=Vor*(1-Dmax),
从而计算反射电压为Vor=95V
匝比 n=Vor/(Vo+Vf)=3.32 Vf为整流二极管压降
副边匝数 Ns=18/3.32=5.4,选择6匝,
原边匝数调整为 Np=3.32*6=20
计算辅助绕组匝数,输出电压变化范围按照20-27.6V设计,要求在20V输出下辅助绕组能正常供电,所以,辅助绕组选择4匝。
根据△I=Vdc*Dmax/Lp*F,可以得到变压器原边电感值
3)QR模式变压器的设计过程
最低输入电压103V,最大占空比Dmax选择0.48,在最低输入电压情况下,变压器工作在临界模式(QR模式实际只是近似与临界模式不是在临界模式,只是为了方便计算,用临界模式来近似计算),则根据伏秒平衡
Vdc*Dmax=Vor*(1-Dmax),
Vor= Vdc*Dmax/(1-Dmax)
=103*0.48/(1-0.48)
=95V
匝比n=Vor/(Vo+Vf)=95/(27.6+1)=3.32
采用0B2203,如果全范围内都工作在QR状态下,则在同一负载条件下,工作频率只跟随输入电压变化,频率变化比如下:
将Vo=27.6V、Vf=1V、VdcL=115V、n=3.32、VdcH=360V代入,可以得到FsH=2.25FsL,如果将低压满载工作频率设置在50k,则高压满载工作频率则工作在2.25*50=112.5k。
变压器工作在QR模式时,MOS管开通时,变压器原边储存能量,在MOS关关闭时刻完全传递到副边,每个周期变压器原边储存的能量为
变压器传递到副边的总能量等于每个周期传递的能量与频率的乘积,所以
原边峰值电流可以通过下式得到
将Po=166W、η=0.85、Vdc=115V、Dmax=0.48、F=50K带入上式可以得到变压器原边电感L=156uH
在最低输入电压情况下,初级峰值电流最大,初级电流峰值最大值
初级电流波形为三角波,所以有效值为
次级电流有效值
则初级绕组匝数匝
次级绕组匝数Ns=26/3.32=8匝,选择8匝,则原边调整为27匝
由于负载为两串铅酸蓄电池,最低充电电压按照20V计算,辅助绕组选择4匝。
MOS管的选择
初级峰值电流6.34A,按照1.5倍余量选择,MOS管电流选择6.34*1.5=9.5A
输入电压最高值360V,反射电压95V,考虑尖峰电压100V,MOS管耐压按照0.85的余量选择,则MOS管耐压应不低于
库存MOS管中,满足电压电流条件的型号为FQA13N80,所以选择该型号MOS管。
输出二极管的选择
变压器变比27:8,当输入电压最高时,折算到副边的电压为
360*8/27=107V
因此二极管承受的反向电压为107+27.6=135V,考虑尖峰电压50V,二极管耐压按照0.85的容量选择,则
V=(135+50)/0.85=218V
副边峰值电流为6.34*27/8=21A
库存最接近的二极管是STTH3003,耐压300V,两个15A二极管并联。
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