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ZHCSSS3A March 2025 – September 2025 TPS7H5020-SEP , TPS7H5020-SP

PRODMIX

變壓器的匝數比和初級電感是根據轉換器的目標技術規范來確定的。匝數比是根據該設計目標的 35% 最大占空比計算得出的。

方程式 39.

N_{P S_M A X} = \frac{V_{I N_M I N} \times D_{M A X}}{(V_{O U T} + V_{D}) \times (1 - D_{M A X})}

方程式 40.

N_{P S_M A X} = \frac{22 V \times 0.35}{(5 V + 0.7) \times (1 - 0.35)} = 2.08

此設計選擇的匝數比為 2。根據實際匝數比，可計算最小和最大占空比。

方程式 41.

D_{M I N} = \frac{(V_{O U T} + V_{D}) \times N_{P S}}{(V_{O U T} + V_{D}) \times N_{P S} + V_{I N_M A X}}

方程式 42.

D_{M I N} = \frac{(5 V + 0.7 V) \times 2}{(5 V + 0.7 V) \times 2 + 22 V} = 0.241

方程式 43.

D_{M A X} = \frac{(V_{O U T} + V_{D}) \times N_{P S}}{(V_{O U T} + V_{D}) \times N_{P S} + V_{I N_M I N}}

方程式 44.

D_{M A X} = \frac{(5 V + 0.7 V) \times 2}{(5 V + 0.7 V) \times 2 + 22 V} = 0.341

初級電感是根據 20% 的電流紋波計算得出的。

方程式 45.

L_{P} = \frac{{V_{I N_M A X}}^{2} \times {D_{M I N}}^{2}}{V_{O U T} \times I_{O U T} \times f_{S W} \times %_{R I P P L E}}

方程式 46.

L_{P} = \frac{{36 V}^{2} \times {0.24}^{2}}{5 V \times 4 A \times 500 k H z \times 0.2} = 37.3 μ H

為實際設計選擇的初級電感為 30μH，產生了大約 25% 的實際紋波。以下公式詳細說明了如何計算變壓器的初級和次級電流，這對于正確設計變壓器至關重要。這些公式對于定義變壓器的物理結構非常有用。

方程式 47.

I_{R I P P L E} = \frac{V_{O U T} \times I_{O U T} \times %_{R I P P L E}}{V_{I N_M A X} \times D_{M I N}}

方程式 48.

I_{R I P P L E} = \frac{5 V \times 4 A \times 0.25}{36 V \times 0.24} = 0.58 A

方程式 49.

I_{P R I_P E A K} = \frac{V_{O U T} \times I_{O U T}}{V_{I N_M I N} \times D_{M A X} \times η} + \frac{I_{R I P P L E}}{2}

方程式 50.

I_{P R I_P E A K} = \frac{5 V \times 4 A}{22 V \times 0.35 \times 0.85} + \frac{0.58 A}{2} = 3.35 A

方程式 51.

I_{P R I_R M S} = \sqrt{D_{M A X} \times {(\frac{V_{O U T} \times I_{O U T}}{V_{I N_M I N} \times D_{M A X}})}^{2} + \frac{{I_{R I P P L E}}^{2}}{3}}

方程式 52.

I_{P R I_R M S} = \sqrt{0.35 \times {(\frac{5 V \times 4 A}{22 V \times 0.35})}^{2} + \frac{{0.58 A}^{2}}{3}} = 1.57 A

方程式 53.

I_{S E C_R M S} = \sqrt{(1 - D_{M A X}) \times {I_{O U T}}^{2} + \frac{{(I_{R I P P L E} \times N_{P S})}^{2}}{3}}

方程式 54.

I_{S E C_R M S} = \sqrt{(1 - 0.35) \times {4 A}^{2} + \frac{{(0.58 A \times 2)}^{2}}{3}} = 3.29 A