2选择正确的拓扑/控制方案
在低功率(大于10W和小于100W)条件下,反激是最广泛使用的拓扑。正向和半桥拓扑通常服务于100W至500W的功率水平,而全桥拓扑服务的功率水平>500W。理论上讲,您可为高功率电平构建反激,但组件上的电压/电流应力使这种拓扑需要更高的电压/电流额定组件,这样成本更高,体积更笨重。这为在更高功率水平自然采用其他拓扑铺平了道路。
您可在以下三种操作模式设计控制器:连续导通模式(CCM)(变压器中的磁化电流不会达到零);非连续导通模式(DCM)(磁化电流达到零,并保持为零,直到下一个开关周期);或过渡模式(TM)(磁化电流达到零,且下一个开关周期立即开始)。CCM典型用于更高功率水平,而DCM和TM提供更低损耗的解决方案。
根据设备及其操作模式,WEBENCH Power Designer通过使用必要的公式创建拓扑的完整设计,从而节省您的时间和精力。该工具还允许您在设计范围内,在各种工作点评估效率及其他参数,如输出纹波、RMS电流、损耗等。
3设计变压器
良好的高压电源设计所需的主要事项之一是为您的应用正确设计变压器。变压器通常是高压设计中的能量转换元件,其也提供了初级和次级电路之间的隔离。
根据定义,变压器不存储能量,而是将能量从初级转移到次级。这是人们将反激变压器称为耦合电感器的主要原因之一,因为反激拓扑中的组件在开关周期的导通时间期间存储能量,然后在关断时间期间将该能量传输到次级。
变压器通常具有铁芯(其是磁性元件);线筒(或线圈架),其为用于铁芯的塑料外壳(见图4)及缠绕在芯骨架结构上的线材。
组装的预制变压器可随时从制造商获得。此变压器具有固定匝数比(Ns / Np)和初级电感(变压器的磁化电感导致能量积累)。根据工作频率和输出功率水平,初级电感和匝数比的要求差异巨大,且可能不提供预先组装的现成变压器。这种情况下,选择变压器铁芯和线圈架并缠绕变压器将是必要事项。这需要深入了解变压器磁性。
WEBENCH设计工具现在能够通过选择满足要求的铁芯和线轴来设计变压器,并且还提供绕组结构的详细信息。您可以单击原理图中的变压器符号查看并下载变压器详情,也可更改变压器铁芯/绕线筒组合。图5所示为变压器设计窗口的视图,给出了针对特定设计要求的各种铁芯/绕线筒组合。您还可在高度、损耗(铁芯/铜损)、占地空间和成本方面比较不同的变压器。如果您有钟意的特定铁心类型或材料,请通过变压器列表选择适合您需要的类型。
变压器结构图讲解如何缠绕变压器。这与变压器结构细节表一起给出有关层数、绞线、AWG线等信息。您还可以下载图6所示的变压器设计报告,以获取此信息。无论您是自己制造原型还是由变压器绕组公司缠绕,这都将简化您构建变压器的工作。