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

3.2.1 上限占空比和匝数比选型

在 CCM 运行中，低侧开关的占空比通过方程式 2 计算。

方程式 2.

D = \frac{\frac{N_{P}}{N_{S}} \times |V_{L O A D}|}{V_{S U P P L Y} + \frac{N_{P}}{N_{S}} \times |V_{L O A D}|}

其中

N_P 是初级侧绕组的匝数，假设为 1
N_S 是次级侧绕组的匝数。

当电源电压处于最小值时，会出现最大占空比。通过选择最大占空比，可以确定次级绕组的匝数。选择小于 50% 的占空比会带来两个主要好处。首先，它减少了在 CCM 运行中占空比大于 50% 时实现稳定运行所需的斜率补偿需求。至于某些宽输入电压设计可能无法将占空比限制在 50% 以下，LM5157x/LM5158x 为此类设计提供可编程斜率补偿。其次，在设计更小的占空比时，转换器的右半平面零点 (RHPZ) 被推到更高的频率，这有助于改善负载瞬态响应并简化控制环路补偿计算。对于本设计，最大占空比 (D_MAX) 选择为 50%。次级绕组的匝数使用方程式 3 计算。

方程式 3.

N_{S_c a l c} = \frac{(|V_{L O A D}|) \times (1 - D_{M A X}) \times N_{P}}{V_{S U P P L Y_m i n} \times D_{M A X}} = \frac{(|10 V|) \times (1 - 0.5) \times 1}{8 V \times 0.5} = 1.25

选择 N_S1 为 1.2 匝数比，以实现最少的全匝数。其他次级绕组 N_Sx 选择为：

绕组	匝数
N_S1	1.2
N_S2	2.4
N_S3	2.4
N_S4	2.4

在此示例中，初级绕组的最小匝数为 5，第一个次级绕组的最小匝数为 6。选择 N_S1 后，使用方程式 4 计算最大占空比。

方程式 4.

D_{M A X} = \frac{\frac{N_{P}}{N_{S}} \times |V_{L O A D}|}{V_{S U P P L Y_m i n} + \frac{N_{P}}{N_{S}} \times |V_{L O A D}|} = \frac{\frac{1}{1.2} \times 10 V}{8 V + \frac{1}{1.2} \times 10 V} = 0.51

计算得出的 D_MAX 约为 50.1%，略高于目标最大占空比 50%。辅助绕组的匝数使用方程式 5 计算。

方程式 5.

N_{S 2_c a l c} = N_{S 1} \times \frac{|V_{L O A D 2}|}{|V_{L O A D 1}|} = 1.2 \times \frac{20 V}{10 V} = 2.4

其中

V_Load1 是 Load1 绕组电压