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

3.2.2 初级绕组电感选型

选择初级绕组的电感值时需考虑三个主要参数：初级绕组电流纹波比 (ILRR)、变压器电流下降斜率和控制环路的右半平面零点频率 (ωZ_RHP)。在这三个参数之间找到平衡有助于简化设计过程的其余部分。

  • 选择初级绕组纹波电流纹波比来平衡变压器的铜损耗和铁损耗。随着相对纹波电流的增加；铁损耗增加，铜损耗减少。
  • 变压器电流的下降斜率应该足够小，以防止在占空比大于 50% 的应用中出现次谐波振荡。初级绕组的电感值越大，下降斜率越小。LM5155 为这些应用提供固定的内部斜率补偿以及可编程的斜率补偿。
  • 右半平面零位应置于高频处，允许控制环路有更高的交叉频率。随着初级绕组的相对电感值减小，右半平面零频率增加。

最大纹波比在 30% 和 70% 之间可以很好地平衡变压器的总功率损耗，使变压器电流的下降斜率与内部斜率补偿相匹配，并增加右半平面零频率。电感电流的最大纹波比设置为 60%。在 CCM 操作中，当电源电压处于最大值时，会出现最大初级绕组纹波电流。CCM 操作的初级绕组电感值使用Equation6 进行计算。

Equation6. GUID-1E73E310-5D7E-431F-BAD1-4EF713F32435-low.gifGUID-C39CFC92-74C4-4446-983A-38F0CE4FDB14-low.gif

其中

  • ILRR 为纹波比
  • VSUPPLY_max 是最大电源电流
  • POUT_total 是反激式稳压器提供的最大功率

初级绕组电感选择为 21µH。初级绕组纹波电流和初级绕组峰值电流分别使用Equation7 和Equation8 计算。峰值初级绕组电流出现在最小电源电压处。

Equation7. GUID-29DFBBEA-681F-42D3-9EEE-6C408A07AA9D-low.gif
Equation8. GUID-00B7E9BE-7F85-46C3-8325-8B1519BB4C7B-low.gif

ILPEAK 用于正确调整电流检测电阻的大小。表 3-1 汇总了所选变压器的主要参数。

表 3-1 选择变压器参数
参数 值
匝数比 (NP:NS:NAUX) 1:0.5:1 (2:1:2)
初级绕组电感 (LM) 21µH
初级绕组饱和电流 (ISAT) 6A