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        安森美案例:雙開關正激轉換器及其應用設計

        作者: 時間:2010-03-02 來源:網絡 收藏

          MOSFET的導電損耗、導通損耗計算見等式(13)到(14):

        公式  (13)

        公式  (14)

          其中,交迭時間(Δt)由下列等式計算得出:

        公式  (15)

          MOSFET的關閉損耗見等式(16):

        公式  (16)

          其中,交迭時間(Δt)由下列等式計算得出:

        公式  (17)

          因此,MOSFET的總損耗為:

        Plosses=Pcond+PSW,on+PSW,off=173+149+324=646 mW (18)

          5) 二極管

          次極二極管D1和D2維持相同的峰值反相電壓(PIV),結合二極管降額因數(kD)為40%,可以計算出PIV,見等式(19):

        公式  (19)

          由于PIV100 V,故能夠選擇30 A、60 V、TO-220封裝的肖特基二極管MBRB30H60CT。

          二極管導通時間期間的導電損耗為:

        Pcond,forward=IoutVfDCmax=10x0.5x0.45=2.25 W (20)

          關閉時間期間的導電損耗為:

        Pcond,freewheel=IoutVf(1-DCmin)=10x0.5x(1-0.39) =3.05 W (21)

          NCP1252應用設計:NCP1252元件計算

          1) 用于選擇頻率的電阻Rt

          采用一顆簡單電阻,即可在50至500 kHz范圍之間選擇開關頻率(FSW)。假定開關頻率為125 kHz,那么我們就可以得到:

        公式  (22)

          其中,VRt是Rt引腳上呈現的內部電壓參考(2.2 V)。

          2) 感測電阻

          NCP1252的最大峰值電流感測電壓達1 V。感測電阻(Rsense)以初級峰值電流的20%余量來計算,其中10%為勵磁電流,10%為總公差:

        公式  (23)

        公式  (24)

          3) 斜坡補償

          斜坡補償旨在防止頻率為開關頻率一半時出現次斜坡振蕩,這時轉換器工作在CCM,占空比接近或高于50%。由于是正激,重要的是考慮由勵磁電廠所致的自然補償。根據所要求的斜坡補償(通常為50%至100%),僅能夠外部增加斜坡補償與自然補償之間的差值。

          目標斜坡補償等級為100%。相關計算等式如下:

          內部斜坡:

        公式  (25)

          初級自然斜坡:

        公式  (26)

          次級向下斜坡:

        公式  (27)

          自然斜坡補償:

        公式  (28)

          由于自然斜坡補償低于100%的目標斜坡補償,我們需要計算約33%的補償:

        公式  (29)

        公式  (30)

          由于RcompCCS網絡濾波需要約220 ns的時間常數,故:

        公式  (31)

          4) 輸入欠壓電阻

          輸入欠壓(BO)引腳電壓低于VBO參考時連接IBO電流源,從而產生BO磁滯。

        公式  (32)

        公式  (33)

          NCP1252演示板圖片及性能概覽

          NCP1252演示板的詳細電路圖參見參考資料2,其頂視圖和底視圖則見圖3。

        NCP1252演示板的頂視圖及底視圖

        圖3:NCP1252演示板的頂視圖及底視圖。

          在室溫及額定輸入電壓(390 Vdc)條件下,NCP1252演示板不同負載等級時的能效如圖4所示。從此圖可以看出,負載高于40%最大負載時,工作能效高于90%。這演示板還能藉在轉換器次級端同步整流,進一步提升能效達幾個百分點。

        安森美案例:雙開關正激轉換器及其應用設計

        圖4:NCP1252演示板在室溫及額定輸入電壓(390 Vdc)條件下的能效圖。

          如前所述,NCP1252提供軟啟動功能,其中一個目標應用就是替代UC38xx。NCP1252有一個專用引腳,支持調節軟啟動持續時間及控制啟動期間的峰值。

          另外,NCP1252的待機能耗性能也很突出。這器件能藉將輸入欠壓(BO)引腳接地來關閉,而關閉時VCC輸入端汲入的電流小于100 μA。

          總結:

          本文介紹了磁芯復位技術的原理,比較了三次繞組、RCD鉗位及雙開關正激等常見的磁芯復位技術,分析了雙開關的優勢,并結合安森美半導體基于雙開關正激磁芯復位技術的NCP1252固定頻率控制器,分享了這雙開關的應用設計過程。這器件集成了輸入欠壓檢測、軟啟動及過載檢測等眾多特性。測試結果顯示,NCP1252提供極高的工作能效和極低的待機能耗,適合UC38xx替代、ATX電源、適配器及其它任何要求低待機能耗的應用。


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        關鍵詞: 正激轉換器 開關 拓撲結構

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