同步整流讲义.pdf

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1、利用正激有源钳位技术设计DC-DC电源黄军辉2008.10.10目的:1、给刚入电源行业的朋友提供一种设计思路和方法2、为COSTDOWN提供一种依据3、给调试提供一种指导说明：1、只作为一种初步估算方法2、估算时，采用的是较理想方法3、估算方法不是唯一参考文献：1、《开关电源原理与设计》2、TI的设计文献备注：计算过程中，有不对的地方，希望各位同行和老师不吝赐教！！！有源钳位的两种方式：方式1方式2T1T11313P1S1P1S1C321Q34DS324P2S224P2S2G1C321Dr2Q34Q344DR45DDDr11GR45Q4SDr11G1G

2、SS3R4733R47Dr21C35R461D72方式1的工作原理，我在上次交流会上已经讲过，这次我们只对方式2工作原理进行简单地讲一下步骤1：T0-T1：变压器传递能量•步骤2：T1-T2：谐振步骤3：T2-T3：磁芯复位过程•步骤4：T3-T4：谐振过程设计一款DC/DC电源1、输入48V，范围36-72V2、输出3.3V/30A，功率100W3、输出纹波小于33MV4、典型效率大于90%5、尺寸：半砖•第一步：首先选择拓朴结构•考虑因素：尺寸，效率、功率……•1、根据功率大小我们需要选择正激式电路•2、根据尺寸我们需要把频率设到300K•3、根据效

3、率我们要求采用同步整流和有源钳位电路•……所以我们选定正激有源钳位+自驱同步整流电路第二步:确定占空比和工作频率选择占空比时,主要需要考虑变压器的磁复位方式,一般正激式电路有RCD复位、绕组复位、谐振复位和有源钳位，1：1的绕组复位占空比小于0.5,RCD和谐振复位可以超过0.5,但也不宜超的太多.而有源钳位一般到0.7都问题不大,一般设在0.6左右比较合适.上面的有些数据,属于经验值这次我们需要设计的电源,在低端36V输入的时候,最大占空比定在0.6左右但一般欠压保护会设到33V左右,考虑一些线路压降,准确地定义应该是在33V输入时,占空比定为0.6(

4、Dmax)我们再反推72V输入时，占空比在0.3左右(Dmin)工作频率选择：半砖尺寸，相对尺寸较小，一般把频率设在300K左右•第二步:确定输出续流电感•输出电路,就是一个BUCK电路,我们可以按BUCK电路要计算所有参数•首先确认电感的纹波电流，需综合考虑纹波电流和动态。一般在选择时，电感的纹波电流设定在10%~30%Io.•根据法拉定律计算电感量•在公式中,VIN取最大值,即最小占空比,电感纹波电流取15%,把公式变换一下:第二步:确定续流电感电感量L=(3.3V/(0.15*30A*300K))*(1-0.3)=1.7uH对于模块电源,输出电感尽

5、量选标准品,用平板变压器绕制,非线绕电感.现选择PULSE电感,标准是2UH,带副边绕组重新反算电感的纹波电流和电感的RMS值电流•ΔI=(Vo/(L*f))*(1-Dmin)•=(3.3/(2*0.3)*(1-0.3)•=3.85A•12.8%的纹波电流•再计算一下电感的有效值电流I(RMS)=30.1A,该值跟电感的饱和电流应该留有一定的裕量确定了电感量和电感电流后,我们就可以从DATASHEET上找到合适的电感了,从资料上我们可以找到其它参数,如匝数,损耗计算等,该电感的匝数为1匝如果我们选择电感的辅助绕组进行为IC供电,这时,我们就要计算电感的辅

6、助绕组了.假如说,我们IC的供电范围是8-15V.我们取12V左右,保证电感续流时辅助绕组为整流,即保证同名端,即有:N=(Vcc+Vd)/Vo=(12+0.7)/3.3=3.85,取整数匝为4匝,反推VCC电压为12.5V,符合要求,这时电感变成了1:4匝比的电感了.同样,有标准供选择第三步:计算VCC供电电容大小计算一下,最小电容为10nF一般在实际用时,此电容会选大于计算值,是因为考虑温度,实际情况而定的,一般经验值会在10UF~22UF之间,第四步:确定输出电容回到之前BUCK电路的计算输出电容由两个因素确定,输出纹波值和动态响应要求可以从如下公

7、式计算确定了电容的ESR值和容值,下一步就是选择电容了.基于尺寸考虑,我们要选择贴片,小型,低ESR的电容,同时需要它的容量也高,所以我们选择POSCAP类型电容,SANYO的6.3V/330UF的电容,ESR是10mR,纹波电流为4.4A,我们选用两个符合我们的要求,考虑到输出有一些噪声,我们可以加一些MLCC电容进行滤波,经验组合为10UF+0.1UF第五步:选择同步整流管现在我们选择的自驱同步整流形式，Vgs驱动电压就是变压器次级电压，一般低压MOS，5V

8、形式不太适合用的问题.首先我们计算次级电压最小值,根据输出电感的伏秒值平衡,可以