因此,MOSFET的总损耗为:
Plosses=Pcond+PSW,on+PSW,off=173+149+324=646 mW (18)
5) 二极管
次极二极管D1和D2维持相同的峰值反相电压(PIV),结合二极管降额因数(kD)为40%,可以计算出PIV,见等式(19):
(19)
由于PIV<100 V,故能够选择30 A、60 V、TO-220封装的肖特基二极管MBRB30H60CT。
二极管导通时间期间的导电损耗为:
Pcond,forward=IoutVfDCmax=10x0.5x0.45=2.25 W (20)
关闭时间期间的导电损耗为:
Pcond,freewheel=IoutVf(1-DCmin)=10x0.5x(1-0.39) =3.05 W (21)
NCP1252应用设计:NCP1252元件计算
1) 用于选择开关频率的电阻Rt
采用一颗简单电阻,即可在50至500 kHz范围之间选择开关频率(FSW)。假定开关频率为125 kHz,那么我们就可以得到:
(22)
其中,VRt是Rt引脚上呈现的内部电压参考(2.2 V)。
2) 感测电阻
NCP1252的最大峰值电流感测电压达1 V。感测电阻(Rsense)以初级峰值电流的20%余量来计算,其中10%为励磁电流,10%为总公差:
(23)
(24)
3) 斜坡补偿
斜坡补偿旨在防止频率为开关频率一半时出现次斜坡振荡,这时转换器工作在CCM,占空比接近或高于50%。由于是正激拓扑结构,重要的是考虑由励磁电厂所致的自然补偿。根据所要求的斜坡补偿(通常为50%至100%),仅能够外部增加斜坡补偿与自然补偿之间的差值。
目标斜坡补偿等级为100%。相关计算等式如下:
内部斜坡:
(25)
初级自然斜坡:
(26)
次级向下斜坡:
(27)
自然斜坡补偿:
(28)
由于自然斜坡补偿低于100%的目标斜坡补偿,我们需要计算约33%的补偿:
(29)
(30)
由于RcompCCS网络滤波需要约220 ns的时间常数,故:
(31)
4) 输入欠压电阻
输入欠压(BO)引脚电压低于VBO参考时连接IBO电流源,从而产生BO磁滞。
(32)
(33)
NCP1252演示板图片及性能概览
NCP1252演示板的详细电路图参见参考资料2,其顶视图和底视图则见图3。
图3:NCP1252演示板的顶视图及底视图。
在室温及额定输入电压(390 Vdc)条件下,NCP1252演示板不同负载等级时的能效如图4所示。从此图可以看出,负载高于40%最大负载时,工作能效高于90%。这演示板还能藉在转换器次级端同步整流,进一步提升能效达几个百分点。
图4:NCP1252演示板在室温及额定输入电压(390 Vdc)条件下的能效图。
如前所述,NCP1252提供软启动功能,其中一个目标应用就是替代UC38xx。NCP1252有一个专用引脚,支持调节软启动持续时间及控制启动期间的峰值。
另外,NCP1252的待机能耗性能也很突出。这器件能藉将输入欠压(BO)引脚接地来关闭,而关闭时VCC输入端汲入的电流小于100 µA。
总结:
本文介绍了正激转换器磁芯复位技术的原理,比较了三次绕组、RCD钳位及双开关正激等常见的磁芯复位技术,分析了双开关正激转换器的优势,并结合安森美半导体基于双开关正激磁芯复位技术的NCP1252固定频率控制器,分享了这双开关正激转换器的应用设计过程。这器件集成了输入欠压检测、软启动及过载检测等众多特性。测试结果显示,NCP1252提供极高的工作能效和极低的待机能耗,适合UC38xx替代、ATX电源、适配器及其它任何要求低待机能耗的应用。