ZHCSXC7A June 2023 – November 2024 UCC28731-Q1
PRODUCTION DATA
7.2.2.2 變壓器匝數比、電感、初級峰值電流
最大初級與次級匝數比可以由滿負載時的目標最大開關頻率、最小輸入電容器體電壓和估算的 DCM 準諧振時間確定。
首先，根據目標最大開關頻率 fMAX、次級導通占空比 DMAGCC 和 DCM 諧振周期 tR 確定 MOSFET 的最大占空比。對于 tR，如果您沒有根據經驗或以前的設計進行估算，則假設其值為 2μs（500kHz 諧振頻率）。對于轉換模式操作限制，從次級電流導通結束到 VDS 電壓的第一個諧振谷值的時間間隔是 DCM 諧振周期的 ? 或 1μs（假設頻率為 500kHz）。實際設計會有所不同。可以使用以下公式確定 DMAX。
DMAGCC 被定義為恒定電流 CC 操作期間的次級二極管導通占空比。在 UCC28731-Q1 中，其值在內部固定為 0.432。一旦知道 DMAX，就可以通過以下公式確定初級與次級繞組的理想匝數比。需要確定次級繞組上的總電壓；該電壓是 VOCV、次級整流器壓降 VF 與電纜補償電壓 (VOCBC)（如果使用）的總和。例如，對于 5V USB 充電器應用，通常使用的匝數比范圍為 13 至 15。
實際匝數比取決于每個變壓器繞組的實際匝數。在 V(min) 下運行時，選擇 NPS > NPS(ideal) 會導致輸出功率限值低于 (VOCV x IOCC)，而 VOUT 上可能會出現工頻紋波。選擇 NPS < NPS(Ideal) 可使全功率調節低至 VIN(min)，但會增加導通損耗和輸出整流器的反向電壓應力。
一旦根據詳細的變壓器設計確定了實際匝數比，就可以使用該比率進行以下參數計算。
UCC28731-Q1 恒流調節是通過在最大初級電流設置上保持 0.432 的最大 DMAGCC 占空比來實現的。對于調節恒定電流目標 IOCC，變壓器匝數比和恒定電流調節系數決定了電流檢測電阻器 RCS。RCS 的實際實現可能包含多個并聯電阻器，以滿足額定功率和精度要求。
由于存儲在變壓器中的所有能量不會全部轉移到次級輸出，因此使用變壓器效率項 ηXFMR 來表示磁芯和繞組損耗比、漏電感損耗比以及相對于額定輸出功率的初級偏置功率比。例如，滿載時整體變壓器效率估算為 0.91，其中包括約 3% 的漏電感損耗、約 5% 的磁芯和繞組損耗以及約 1% 的偏置功率。實際的損耗比可能與該示例有所不同。
可以使用反激式變壓器的標準能量存儲公式來計算初級變壓器電感。下面的公式包括初級電流、最大開關頻率以及輸出和變壓器功率損耗。
首先確定變壓器峰值初級電流 IPP(max)。
峰值初級電流就是最大電流檢測閾值除以電流檢測電阻。
然后，計算變壓器的初級電感 LP。
輔助繞組與次級繞組匝數比 NAS 是由恒流調節中的最低目標工作輸出電壓、UCC28731-Q1 的 VDD 關斷閾值以及相應繞組網絡中的正向二極管壓降決定的。
變壓器漏電感能量向 VDD 提供額外的能量，這使得在許多設計中可以使用較低的匝數比。