ZHCAC13A February   2019  – January 2023 LM5155 , LM5155-Q1 , LM51551 , LM51551-Q1

 

  1.   如何使用 LM5155 设计隔离型反激式稳压器
  2.   商标
  3. 1引言
  4. 2示例应用
  5. 3计算和元件选型
    1. 3.1 开关频率
    2. 3.2 变压器选型
      1. 3.2.1 上限占空比和匝数比选型
      2. 3.2.2 初级绕组电感选型
    3. 3.3 电流检测电阻计算
      1. 3.3.1 电流检测电阻和斜率补偿电阻选型
      2. 3.3.2 电流检测电阻滤波器选型
    4. 3.4 MOSFET 选型
    5. 3.5 二极管选型
    6. 3.6 输出电容器选型
    7. 3.7 输入电容器选型
    8. 3.8 UVLO 电阻选型
    9. 3.9 控制环路补偿
      1. 3.9.1 反馈电阻器选型
      2. 3.9.2 RPULLUP 选型
      3. 3.9.3 光耦合器选型
      4. 3.9.4 RLED 选型
      5. 3.9.5 交叉频率选择
      6. 3.9.6 确定所需 RCOMP
      7. 3.9.7 确定所需 CCOMP
  6. 4元件选型汇总
  7. 5小信号频率分析
    1. 5.1 反激式稳压器调制器建模
    2. 5.2 补偿建模
  8. 6修订历史记录

电流检测电阻和斜率补偿电阻选型

选择电流检测电阻是为了避免在出现最低电源电压 VSUPPLY_MIN 并提供最大输出功率 POUT_total 时,触发峰值电流限制保护。由于稳压器的组件容差和低效,所设置的峰值电流限制应稍高于变压器初级绕组计算出的峰值电流。开始可设置为 20% 至 30% 的裕度 (MI_LIMIT=0.2-0.3)。Equation9 用于计算所需的峰值开关电流限制值。在该设计示例中,MI_LIMIT 选为 30%。

Equation9. GUID-D9B9EE3C-E0CA-44DE-B513-D80BB2666A1E-low.gif

选择正确的电流检测电阻是一个迭代过程。第一步是假定无需外部斜率补偿 (RSL = 0Ω),计算最大电流检测电阻值。使用Equation10 选择最大电流检测电阻值。

Equation10. GUID-4BB3911C-983B-4320-995C-46501EC7171B-low.gif

其中

  • VSL 为 LM5155 内部固定的内部斜率补偿

假定无需外部斜率补偿,可根据Equation11 计算电流检测电阻值。

Equation11. GUID-85ED5C86-D8B0-4D34-A3FC-5BD8B7EEB659-low.gif

其中

  • VCLTH 为 LM5155 的电流限制阈值

如果计算得出的 RS_wo_sl 电阻值小于 RS_MAX 电阻值,则选择 RS_wo_sl 作为电流检测电阻值 (RS)。如果计算的 RS_wo_sl 电阻值大于计算的 RS_MAX 电阻值,则有两种方法可供选择:减小电流检测电阻值或添加外部斜率补偿。

  • 减小电流检测电阻值可提高内部斜率补偿的成效。使用 LM5155 时,由于没有外部斜率补偿,无论占空比如何,峰值电感器电流限制都将保持恒定。降低电流检测电阻值会导致开关峰值电流限制值增大,从而增加所需的初级绕组饱和电流额定值。
  • 添加外部斜率补偿。在电流检测网络中添加外部斜率补偿后,峰值电感器电流限制会随电源电压的变化而变化。

将 RSL 设置为小于 1kΩ 的非零值,即可添加外部斜率补偿。在需要外部斜率补偿的应用中,RS 根据Equation12 计算得出。

Equation12. GUID-E2AED598-FB65-40C8-AA1A-090496C23411-low.gifGUID-8ED9BB55-ED99-4A08-92C9-C506671FA702-low.gif

RSL 根据Equation13 计算得出。

Equation13. GUID-498C928D-6851-483F-8F4E-CB44E13CE91A-low.gif

其中

  • ISLOPE 为 LM5155 的斜率补偿电流源
  • D 为最小电源电压时的占空比

如果计算得出的 RSL 值为负,则内部斜率补偿已经足够,无需额外的斜率补偿。如果计算得出的 RSL 值超过 1kΩ 的最大值,则需减小检测到的电流的下降斜率。要减小初级绕组电流的下降斜率,必须增加 LM 的初级绕组电感值。如果初级绕组电感值改变,则必须重新计算电流检测电阻。

根据设计过程,所选电流检测电阻值为 20mΩ (RS),这是最接近Equation14 中计算值的标准电阻值。无需外部斜率补偿,所选 RSL 为 0Ω。变压器初级绕组的峰值电流限制使用Equation14 计算。

Equation14. GUID-EBFA2219-6EBC-4344-960F-191FE925EBE3-low.gif

其中

  • D 为最低电源电压时的占空比

由于没有增加外部斜率补偿,无论电源电压如何变化,变压器初级绕组峰值电流限制都保持恒定。变压器初级绕组的饱和电流额定值为 6A,对于 20mΩ 所选 RS 值已经足够。