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ZHCABO8A February 2022 – March 2023 LM5157 , LM5157-Q1 , LM51571-Q1 , LM5158 , LM5158-Q1 , LM51581 , LM51581-Q1

3.2.2 初級(jí)繞組電感選型

初級(jí)繞組電感值的選擇主要考慮三個(gè)參數(shù)：初級(jí)繞組電流紋波比 (IL_RR)、變壓器電流下降斜率和 RHPZ 頻率 (ω_{Z_RHP})。在這三個(gè)參數(shù)之間找到平衡有助于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程的其余部分。

選擇初級(jí)繞組紋波電流紋波比來(lái)平衡變壓器的銅損耗和鐵損耗。隨著相對(duì)紋波電流的增加；鐵損耗增加，銅損耗減少。
變壓器電流的下降斜率應(yīng)該足夠小，以防止在占空比大于 50% 的應(yīng)用中出現(xiàn)次諧波振蕩。初級(jí)繞組的電感值越大，下降斜率越小。LM5157x/LM5158x 為這些應(yīng)用提供固定的內(nèi)部斜率補(bǔ)償以及可編程的斜率補(bǔ)償。
右半平面零位應(yīng)置于高頻處，允許控制環(huán)路有更高的交叉頻率。隨著初級(jí)繞組的相對(duì)電感值減小，右半平面零頻率增加。

最大紋波比在 30% 和 70% 之間可以很好地平衡變壓器的總功率損耗，使變壓器電流的下降斜率與內(nèi)部斜率補(bǔ)償相匹配，并增加右半平面零頻率。電感電流的最大紋波比設(shè)置為 60%。在 CCM 操作中，當(dāng)電源電壓處于最大值時(shí)，會(huì)出現(xiàn)最大初級(jí)繞組紋波電流。對(duì)于此應(yīng)用，我們?cè)谧钚≥斎腚妷合逻x擇 CCM，在更高電壓范圍下選擇 DCM。CCM 操作的初級(jí)繞組電感值使用方程式 6 進(jìn)行計(jì)算。

方程式 6.

L_{M_c a l c} = \frac{{N_{P}}^{2} \times {V_{S U P P L Y}}^{2} \times {V_{L O A D}}^{2}}{I L_{R R} \times f_{S W} \times P_{O U T_t o t a l} \times {(N_{S} \times V_{S U P P L Y} + N_{P} \times |V_{L O A D}|)}^{2}}

L_{M_c a l c} = \frac{1^{2} \times {8 V}^{2} \times {10 V}^{2}}{0.6 \times 250 k H z \times 8.5 W \times {(1.2 \times 8 V + 1 \times 10 V)}^{2}} = 13.1 μ H

其中

IL_RR 為紋波比
V_SUPPLY 是最小電源電壓
P_{OUT_total} 是反激式穩(wěn)壓器提供的最大功率

初級(jí)繞組電感選擇為 8μH。初級(jí)繞組紋波電流和初級(jí)繞組峰值電流分別使用方程式 7 和方程式 8 計(jì)算。峰值初級(jí)繞組電流出現(xiàn)在最小電源電壓處。

方程式 7.

Δ {I L}_{M} = \frac{V_{S U P P L Y_m i n} \times D}{L_{M} \times f_{S W}} = \frac{8 V \times 0.51}{8 μ H \times 250 k H z} = 2.04 A

方程式 8.

{I L}_{P E A K} = \frac{P_{O U T_t o t a l}}{V_{S U P P L Y_m i n} \times D} + \frac{Δ {I L}_{M}}{2} = \frac{8.5 W}{8 V \times 0.51} + \frac{2.04 A}{2} = 3.10 A

IL_PEAK 用于正確調(diào)整電流檢測(cè)電阻的大小。表 3-1 匯總了所選變壓器的主要參數(shù)。

表 3-1 選擇變壓器參數(shù)

參數(shù)	值
匝數(shù)比 (N_P:N_S1:N_S2:N_S3:N_S4)	1:1.2:2.4:2.4:2.4 (5:6:12:12:12)
初級(jí)繞組電感 (L_M)	8μH
初級(jí)繞組飽和電流 (I_SAT)	5.5A