反激式开关电源元件参数选型(二)

一.MOS管电路

1.1MOS管的选择:

1)MOS管的耐压:Vmos= Vin max+Vor+100(尖峰电压)+50(余量)=650V

2)MOS管的电流，常态电流一般不会超标，主要跟温度有关,MOS管温度不能太高结温不允许超过150°C，留一定余量之后，在最高的环境要求之下不要超过0°C假设要求最高环境温度为0°C，那么温升不能超过40°C，依次类推MOS管发热相关的因素:导通损耗(与导通电ds o和电流相关)，开通和关断损耗 (与电流、频率、开关速度有关)MOS管的整体趋势为电流越大，导通电阻Rds on 越低的趋势比如10W电源，选择2-4A的MOS，50W电源选择7-10A的MOS管，100W电源选择10-20A的MOS管.

功率比较小时，可以通过把MIOS管的D，S所接的走线放宽，来散热功率稍大的可能需要外加散热器，比如0-50W的电源放YA散热器 (YA和YB为比较常见的通用散热器)70-100W电源放YB散热器，或者连接机壳来散热，散热器具体放多大，具体要以温升为准

3)Rds on小一点比较好

1.2MOS管的驱动电阻

MOS管导通时电流大,断开时电流小.我们一般说MOS管要慢开快关,这只是一个定性说法,要注意一度的问题,不是开通越慢越好,关断越快越好.

MIOS开通太快，对EMII不利，对效率有利，需要折中驱动波形，波形最好不要有振荡，或者说振荡越小越好.比如平台处的振荡最危险，可能引起误开通或关断，或者重复开关的动作有烧毁管子的风险，所以布局要布好，缩短回路减小寄生参数，避免振荡.

当然用示波器测试MOSFET的GS波形时，应该把测试引线尽量最短

测试引线长可能会使测出的波形有干扰不够真实，当有振荡时可以适当增大驱动电阻来降低或消除振荡.

经验到值如下,根据实际波形进行调整:

驱动电阻on: 20-100R

驱动电阻off:0-10R

1.3MOS管的损耗

1)导通后的损耗,主要是取决于导能电阻

2)开通损耗

3)关断损耗

具体见前面文章<<功率MOS 驱动应用电路说明>>

1.4MOS管上的典型波形

振荡1: 开关MOS关断，漏感LIk与Cds发生谐振(此时由于Lp被输出钳位不参与谐振)

振荡2: 断续模式下，开关MOS关断，且副边绕组续流完成,主绕组电感Lp+漏感LIk与Cds发生谐振.

二.输出整流二极管

2.1耐压

输出整流二极管电压应力: Vout+Vin/nt尖峰电压+余量=VOUT+373/14.2+20+10 (选60V左右的二极管)通常为了降低电压尖峰，需要在二极管上加C吸收，来降低尖峰.

2.2电流

整流二极管的电流也是需要根据变压器输出绕组的峰值电流来取，比如副边绕组峰值电流6A，需要留一定余量,一般1.5倍，可能取10A左右的管子.

2.3压降:

正向压降越低损耗越小

2.4反向恢复时间trr:

反向恢复时间越短越好.

根据3和4的条件整流二极管，一般选择肖特基二极管(肖特基二极管压降低，反向恢复时间极短，能够减少损耗，降低温度，提高效率)

2.5温度

结温不允许超过150°C，留一定余量之后，在最高的环境要求之下不要超过10°C假设要求最高环境温度为0°C，那么温升不能超过40°C，依次类推.

功率稍大的可能需要外加散热器，比妇0-50W的电源放YA散热器 (YA和YB为比较常见的通用散热器)70-100W电源放YB散热器，或者连接机壳来散热，散热器具体放多大，具体要以温升为准.

2.6相关波形说明

振荡1: 由原边变压器振荡折射到副边(原边励磁电Lp和漏感，与原边MOS管Cds寄生电容的振荡).

振荡2: 由副边漏感与整流二极管Cj产生的振荡.

三.输出电容

反激变换器输出滤波电容的容量一定要远大于正激变换器的输出电容。正激变换器在开关管关断时储能的波电容和波电感同时向负载提供电流。而反激变换器在开关管导通时只能由输出电容的储能向负载提供电流,所以滤波电容必须更大。输出纹波主要由滤波电容的等效串联电阻ESR和充放电的电压共同决定.

3.1耐压

根据输出的电压来取，需留一定余量，一般选择输出电压的1.5倍.

3.2电容容量

因为反激式开关电源在开关管导通时,负载电流只由输出电容提供,所以需计算电容充放电的峰值电压.电容容量由充放电和ESR上的电压共同决定:

1)充放电公式:

其中,U就是充电或放电压,这个值是我们自已定义的,所以只需要知道充电电流IC和充电时间t,就可以计算了.

2)ESR上产生的电压:Isp*ESR

3.2.1充放电电压的计算:

1.当处于连续模式时,存在以下两种情况.

A.当整流二极管的电流一直大于负载电流,即:Iso>Io时.

Isp:表示整流二极管的最大峰值电流

Iso:表示整流二极管的最大小电流

Io:表示负载电流

在TON时间段,原边线圈充电,副边线圈电压反向,整流二极管无电流,此时负载电流由输出电容提供.

充电电压可以公式Q=C*U来计算,

在TOFF时间段,流过二极管的电流一部分给输出电容充电,一部分给负载供电.上图中,Y轴正半轴,蓝色梯形部分为给电容充电电流.充电电的平均电流,应该为A+B/2,其中B/2,为三角形腰的一半.

充电电流平均值:

充电时间为:Toff.

这里的Vripple1是纹波的电压的充电电压,对应Y轴的正半轴,为方便计算,定为纹波电压的一半.

这个式子不好判断电容的最小值 ,我们再变换下.

根据:U=L*di/dt

U=Vo+Vd,为方便计算,假设二极管压降为0V,则

U=Vo,

L为次级线圈电感,

Di=Isp-Iso

Dt=TOFF

这里Iso的最小值为Io,所以Isp的最小值为

电容最小值为:

Iso最小值为Io,则有:

这只是充放电压的的充电部分,开关管打开时,放电部分的好计算为:

Ic=Io

T=TON

总的电容最小值为:

B.当整流二极管的电流存在小于负载电流,即:Iso

1)充电平均电流为:

2)充电时间为Tc=t2-t1:

由

其中:

U为Vo

L为次级电感

Di为Isp-Io

Dt为t2-t1,t2-t1=L*(Isp-Io)/Vo,即

由公式C=IC*Tc/Vripple1

显然这个式子判断不了电容的最小值,我们比较下A情况和B情况下的充电电流和充电时间B情况下的充电电流计为ICB

1)充电电流比较

(式一)

A情况下的充电电流为ICA:

(式二)

A情况下的充电电流为ICA:

(式二)

3)充电时间比较:

从图中可以的看出,A情况下的TC大于B情况下的TC

公式:

A情况下的IC,IT均大于B情况,所以电容的最小值以A情况为准.

总的电容最小值为:

2.当处于断续模式时

TOFF阶段,电容的充电电压计算:

1)充电平均电流为:

2)充电时间为Tc=t2-t1:

由公式

显然这个式子判断不了电容的最小值,但此时的电容要比A情况下的电容小.最终电容的最小值计算公式为:

3.2.2 ESR上产生的电压

其计算公式为:Vripple=Isp*Resr

也要像上面那样分情况进行计算Isp,这里就不计算了,因为实际选择时,只取决于电容的ESR,总之选择较小的ESR的电容,实际应用过程中,并联贴片的瓷片电容来减小ESR.