移相全桥全参数计算Word文档格式.docx
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12.6V
允许输出电压瞬变
600mV
加载步骤90%
600W
满负荷效率
93%
电感器切换频率
200kHz
2、功能示意图
3、功率预算
为满足效率的目标,一组功率预算需要设定。
4、原边变压器计算T1
变压器匝比(a1):
估计场效应晶体管电压降(VRDSON):
基于最小指定的输入电压时70%的占空比选择变压器。
基于平均输入电压计算典型工作周期(DTYP)
输出电感纹波电流设置为输出电流的20%。
需要注意在选择变压器磁化电感的正确数值(LMAG)。
下列方程计算主变压器(T1)的最低磁化电感,确保变频器运行在电流型控制。
如果LMAG太小,磁化电流会导致变换器运行在电压模式控制代替peak-current模式。
这是因为磁化电流太大,它将作为PWM坡道淹没RS上的电流传感信号。
图2显示了T1原边电流(IPRIMARY)和同步整流器QE和QF电流对同步整流栅驱动电流的反应。
注意I(QE)I(QF)也是T1的次级绕组电流。
变量D是转换器占空比。
计算T1次级均方根电流(ISRMS):
副边均方根电流(ISRMS1)当能量被传递到副边:
副边均方根电流(ISRMS2),当电流通过变压器,QEQF开通
副边均方根电流(ISRMS3)引起的负电流在对方绕组随心所欲的时期,请参阅图2。
副边总均方根电流(ISRMS):
计算T1原边均方根电流(IPRMS):
T1原边均方根电流(IPRMS1当能量被传递到次边
T1原边均方根电流(IPRMS2)当转换器
总T1原边均方根电流(IPRMS)
此设计一个Vitec变压器被选中,型号75PR8107有一下规
测量漏原边漏感:
变压器原边直流电阻:
变压器副边直流电阻:
估计转换损失(PT1)是铜损的两倍。
(注意:
这只是一个估计,基于磁设计总损失可能会有所不同。
)
计算剩余功率预算:
5、QA,QB,QC,QDFET选择
本设计以满足效率和电压要求,20A650V,CoolMOSFETs英飞凌被选择QaQbQcQd
场效应晶体管漏源电阻:
场效应晶体管输出电容指定:
电压drain-to-source(VdsQA),输出电容测量,数据表参数:
计算平均输出电容[2]:
QA场效应晶体管栅极电荷:
激活栅场效应晶体管的门级电压:
计算Qa损失基于Rds和门QAg
重新计算功率预算:
6、选择LS
计算(LS)是基于实现零电压所需的能量切换。
这个电感需要能够消耗的能量开关的寄生电容节点。
以下方程选择LS实现零电压在100%负荷降至50%负荷的基础上初级场效应晶体管的平均总输出电容开关节点。
注意:
可能比估计的有更多的寄生电容在开关节点,LS估计可能需要调整根据实际寄生电容在最后的设计。
为此设计一个26-μHVitec感应器被选为60PR964零件。
有以下规格。
LS直流电阻:
LS估计功率损耗(PLS)和调整剩余功率预算:
7、LOUT选择
电感器设计为电感纹波电流20%(ΔILOUT):
计算输出电感均方根电流(ILOUT_RMS):
Vitec电感器电子公司2-μH的电感,75PR108被选为这个设计。
电感器有以下规。
输出电感的直流电阻:
估计输出电感的损失(PLOUT),重新计算功率预算。
注意PLOUT是估计的电感器铜损的两倍的损失。
注意基于磁生产可能会有所不同。
建议最好仔细检查磁与磁生产损失。
8、输出电容COUT
输出电容器选择基于稳态和瞬态(VTRAN)负载要求。
LOUT改变满载电流的90%的时间
负载瞬变期间,大部分的电流会立即通过电容器等效串联电阻(ESRCOUT)。
下面的方程用于选择ESRCOUT和COUT,基于90%电流的负载。
选择ESR容许瞬变电压的90%(VTRAN),当输出电容(COUT)由VTRAN的10%所选择。
选择所需的输出电容也是前计算输出电容器均方根电流(ICOUT_RMS)。
满足我们的设计要求5个1500-μf,铝电解电容器的选择从曼联Chemi-Con设计,零件号EKY-160ELL152MJ30S。
这些电容器的ESR31mΩ。
输出电容的数量:
总的输出电容
有效输出电容ESR:
计算输出电容器损耗(PCOUT):
重新计算剩余功率预算:
9、选择QEandQF
为设计选择FETs总是尝试和错误。
我们以满足电力需求的设计选择75v,120A-FETs,从Fairchild,型号FDP032N08。
这些FETs的下面特征。
计算场效应晶体管平均输出电容(COSS_QE_AVG),基于数据表参数输出电容(COSS_SPEC)、从COSS_SPEC上测量的(Vds_spec)和最大的漏源电压在设计(VdsQE)将被应用到应用程序中的场效应晶体管。
当QEQF关断时,电压场效应晶体管的电压:
测试数据表上从场效应晶体管输出电容上指定的电压:
从场效应晶体管数据表上制定的输出电容:
QEQF上平均输出电容
QEQF均方根电流
为了估计场效应晶体管开关损耗场效应,晶体管的Vg和Qg曲线数据表需要研究。
首先是millerplateau开始时的gatecharge需要确定(QEMILLER_MIN)结束时的gatecharge(QEMILLER_MAX)为了给定的VDS。
这个FETs设计是为了驱动UCC27324的4-A(IP)门限驱动电流
估计场效应晶体管Vds上升和下降时间:
估计QEQF的损失
重新计算功率预算
10、输入电容(CIN)
如果这个转换器是设计用来390v输入,通常由PFC的输出增加pre-regulator。
选择的输入电容通常是基于交通阻塞和纹波的要求。
实现零电压所需的延迟时间可以作为一种责任周期夹(DCLAMP)。
计算槽频率:
预计延迟时间:
有效工作周期夹(DCLAMP):
VDROP是最低输入电压当转换器仍然可以保持输出调节。
转换器的输入电压只会拉低电压不足或line-drop条件,如果在这转换器是PFCpre-regulator后。
CIN计算基于一种稳态周期循环
计算高频输入电容器均方根电流(ICINRMS)。
为满足该设计的输入电容和均方根电流要求,我们选择330-μf电容器从松下EETHC2W331EA
这个电容器高频(ESRCIN)150mΩ,这是测量阻抗分析仪在120Hz和200Hz下测量的。
计算CIN功率损耗
有大约6.0W的功率预算离开电流传感网络,和偏置控制设备和所有电阻支持控制装置。
11、设置电流传感网络CT,RS,RRE,DA
为这个设计有一个选择的CT的100:
1比率(a2)
在VINMIN下计算一般峰值电流(IP1):
原边电流峰值:
峰值电流达到上限时的电压
计算电流检测电阻(RS)并且预留200mV斜坡补偿:
选择一个标准电阻RS:
对RS估计功率损耗:
计算DA上的最大反向电压(VDA)
估计达功率损耗(PDA):
计算RS重置电阻器RRE:
电阻器RRE用于重置当前变压器CT。
电阻器RLF和电容器CLF形成一个低通滤波器对当前信号(引脚15)。
对于这个设计我们选择以下值。
这个过滤器频率极低(fLFP)在482千赫。
这应该工作大多数应用程序但也许适合个体的布局调整和EMI的设计。
UCC28950VREF输出(引脚1)需要高频旁路电容滤除高频噪音。
这个引脚需要至少1μF高频旁路电容(CBP1)。
请参考图1适当的位置。
电压放大器参考电压(引脚2,EA+)可以设置与分压器(RA,RB),这个设计实例我们要设置误差放大器参考电压(V1)2.5v.选择一个标准电阻RB值,然后计算电阻RA值。
设置电压放大器参考电压:
分压器由电阻器RC和RI选择,设置直流输出电压(电压输出)引脚3(EA)。
选择一个标准电阻器RC:
计算R1
然后选择一个标准的电阻:
补偿反馈回路可以通过适当选择反馈组件
(RF、CZ和CP)。
这些组件被放置尽可能接近UCC28950引脚3和4。
计算负载阻抗负载(RLOAD):
10%
控制输出传递函数近似(GCO(f))作为频率的函数:
双极GCO频率(f):
补偿电压回路2型反馈网络。
下面的传递函数补偿增益作为频率的函数(GC(f))。
请参阅图1为组件的位置。
计算电压回路反馈电阻器(RF)基于交叉电压(fC)循环在第10个双极频率(fPP)。
选择一个标准电阻RF。
计算反馈电容器(CZ)在交叉点的移相。
选择一个设计标准电容值。
在2被FC的地方放置一个极点
环路增益作为频率的函数,以dB的形式。
环路增益和相位图形检查循环稳定性理论循环。
(图4)得了在约3.7kHz的阶段大于90度。
明智的做法是检查你的循环稳定性和瞬态测试和/或最终设计网络分析仪和调整补偿(GC(f))必要的反馈。
限制在上升期间启动UCC28950有软启动功能(引脚5),应用程序设置软启动时间15ms(tSS)。
选择一个标准电容器的设计。
本应用笔记提供了一个固定延迟方法实现零电压从100%负荷降至50%负载。
当转换器操作低于50%加载转换器将在山谷切换操作。
为了实现零电压切换开关节点上QBd的FETsQA的开机(tABSET)延迟,初步制定和QB需要基于LS和理论开关节点之间的交互电容。
下面的方程用于设置tABSET最初。
将LS设置输出电容的两倍
设置初始tABSET延迟时间,适当调整计划。
2.25tABSET方程的因素来源于实证测试数据,可能会有所不同基于个人设计差异。
形成的电阻分压器RDA1RDA2决定tABSET,tCDSETUCC28950的延迟围。
选择一个标准RDA1电阻值。
tABSET之间可以编程30ns-1000ns。
电压的ADLE输入UCC28950(VADEL)需要设置RDA2基于以下条件。
如果tABSET>
155ns设置VADEL=0.2V,tABSET155ns和1000ns之间可以编程:
如果tABSET≤155ns设置VADEL=1.8V,tABSET可以编程2
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