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步骤6

来源:世旅网


步骤6_对应相应的工作模式及电流波形设定电流波形参数KP:当KP≤1时,KP=KRP;当KP≥1时,KP=KDP

KP用以表征开关电源的工作模式(连续、非连续)。连续模式时KP小于1,非连续模式KP大于等于1. KP较小,意味着更为连续的工作模式和较大的初级电感量,且初级的IP和IRMS值较小,此时可选用较小功率的MOSFET,但高频变压器体积相对要大;反之,当选取的KP较大时,表示连续性较差,此时高频变压器体积相对较小,但需要较大功率的功率开关。在输入电压和输出功率相同时,连续模式的初级电感量大约是不连续模式的4倍。设计成连续模式,初级电路中的交流成分要比不连续模式少,可减小MOSFET和高频变压器的损耗,提高电源效率,但工作环路稳定性不好控制,许多设计师宁可采用非连续状态(KP=1.0)设计,这样控制环路较容易稳定。对于KP的选取需要根据实际不断调整取最佳。

对于KP的选取,一般由最小值选起,即当电网入电压为100 VAC/115 VAC或者通用输入时,KP=0.4;当电网输入电压为230 VAC时,取KP=0.6,非连续模式设计当中,设定KP=1,KP值必须在表5所规定的范围之内。

下面从几个方面来讨论两种模式的优缺点。

(1)功率元器件的选择

在DCM模式下,初级电流和次级电流的大小是CCM模式下的两倍多,大的峰值电流需要电流应力比较高的MOSFET和二极管,这样势必会增加元器件的成本,因此如果从功率元器件的选择方面来进行比较的话,选择CCM模式会比DCM模式占优势。

(2)变压器体积。

从铁心窗口面积与截面积的乘积的比值可以看出,DCM模式下的反激式变压器要比CCM模式下的反激式变压器小很多。但是在实际应用中,由于DCM模式下的磁密变化幅度比CCM模式下的要大,如图3所示,所以其铁心的铁损也更大。因此在上面铁心窗口面积与截面积的乘积公式的计算时,对于DCM模式,最大磁密Bm的取值必须要更小一些。实际的DCM模式下的变压器会比CCM模式下的小,但是没有理论公式计算的那么小。

(3) 输出滤波器LC的大小。

DCM模式有较大的次级峰值电流,开关管关断时刻,所有的次级大电流流入电容C,假设其等效串联电阻为Resr,这将产生窄而高的输出电压尖峰Ip(Np/Ns)Resr。而通常来说,电源是以有效值或峰-峰基值来规定输出电压纹波要求的,尖峰的宽度通常小于0.5Ls(随时间常数Resr不同而不同),因此这样的高尖峰的有效值很小。当选用大容量输出滤波电容时,电流很容易满足有效值纹波要求,但电源会输出危害很大的尖峰电压。因此,通常要在反激式变换器后面加小型的LC滤波器。因为在DCM模式下有较高的尖峰电压,所以需要LC值较大的滤波器以达到满足纹波要求的目的。DCM模式较大容量的LC滤波器需要占用较大的

体积,这在一定程度上缩小了反激式开关电源工作在DCM模式和CCM模式下体积大小的差距

(4) 从其它方面来分析。

除了可以从上面的因素来分析两种模式对开关电源的影响之外,还可以从损耗以及EMI等方面来分析。譬如,由于DCM模式下初级和次级电流都比较大,同等条件下的损耗会相应的增大,以至于降低开关电源的效率。

步骤6_对应相应的工作模式及电流波形设定电流波形参数KP:当KP≤1时,KP=KRP;当KP≥1时,KP=KDP_实例

KP用以表征开关电源的工作模式(连续、非连续)。连续模式时KP小于1,非连续模式KP大于等于1.。KP较小,意味着更为连续的工作模式和较大的初级电感量,且初级的IP和IRMS值较小,此时可选用较小功率的MOSFET,但高频变压器体积相对要大;反之,当选取的KP较大时,表示连续性较差,此时高频变压器体积相对较小,但需要较大功率的功率开关。在输入电压和输出功率相同时,连续模式的初级电感量大约是不连续模式的4倍。设计成连续模式,初级电路中的交流成分要比不连续模式少,可减小MOSFET和高频变压器的损耗,提高电源效率,但工作环路稳定性不好控制,许多设计师宁可采用非连续状态(KP=1.0)设计,这样控制环路较容易稳定。本例以DCM模式为例,选择KP=1;

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