方案

【芯朋宝典】反激变压器优化设计之二






攻城狮们在反激变压器设计时,需综合考虑电源电气指标、EMC&安规、可靠性等因素,控制技术的快速发展(如PSR控制、高频QR、ACF)使得传统变压器设计方法已穷于应对,Chipown技术团队根据多年实战经验,将为大家陆续专题分享《反激变压器优化设计》的系列心得,希翼能助电源攻城狮们一臂之力!
本期,Chipown为大家分享PWM模式控制下,如何通过Krp因子优化设计反激变压器设计。




基于峰值电流控制的PWM调节原理




PWM控制是固定工作频率,通过调整占空比来稳定输出电压。控制原理为:
当Clock信号到来Gate置高,ip电流线性增长,当Vcs等于FB电压产生的Ipref时Gate置低。



PWM控制如何产生Ipref?




根据能量守恒,在PWM控制下,当Lp、fs、Vg确定,输出功率Po仅与Ipk相关,因此输出功率通过FB电压唯一决定了Ipref。


DCM模式:

CCM模式:



四步法设计经典变压器




以经典PWM芯片PN8275为例,为了满足CoC V5 Tier 2能效标准,控制芯片采用PWM+PFM+Burst Mode混合工作模式。


对于混合模式芯片,应在PWM模式额定功率下通过Krp因子优化设计变压器参数,同时保证最大功率点不饱和,详细步骤如下:


第一步:确定变压器匝比n,受Dmax、Vdsmax、Vrrmax三个量限制:


第二步:通过Krp设定变压器感量Lp,计算额定及最大功率下的变压器电流峰值及有效值;


第三步:设定变压器线径和圈数,额定功率下电流密度合理、可绕制,最大功率下不饱和;


第四步:设定供电绕组Na及屏蔽绕组,调整绕制方式,使得VDD电压在芯片规格之内且EMC满足要求。



变压器优化设计实例





  • 输入电压:90~265Vac全电压

  • 输出规格:12V3A

  • 平均效率:≥88.3%(满足CoC V5 Tier2六级能效要求)

  • 待机功耗:<50mW(Vin=265Vac)

  • 输入欠压保护、输入过压保护输出过压保护,输出过流保护等







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