該設計的變壓器包含兩個主要值,即匝數比和初級側電感。方程式 2 提供了作為占空比的函數的匝數比。如果需要匝數比實現最大的轉換器占空比,則計算結果將提供最大的匝數比。TPS7H5001-SP 設計的目標占空比為 33%。這允許在兩個方向上為占空比因瞬態而發生變化留出空間,并使其保持在最小導通時間之上。可以使用方程式 2 和方程式 3 來計算變壓器的匝數比。
方程式 2.
方程式 3.
設計中的匝數比通常會因變壓器的制造方式而異。在本例中,計劃了輔助繞組,但未使用。由于該因素以及需要匝數的完整值,匝數比為 8:3。如果不需要輔助繞組,則建議使用 3:1 的匝數比,因為當占空比發生變化時,由于初級側的匝數較少,開關節點上的寄生尖峰較小。
通過選擇合適的紋波電流,可以確定變壓器的初級電感。較高的電感通常意味著電流紋波較小,從而降低 EMI 和噪聲,但較高的電感也會增加物理尺寸并限制設計的帶寬。較低的電感則相反,它會增大電流紋波,降低 EMI,降低噪聲,減小物理尺寸并增加設計的有限帶寬。紋波電流百分比可以是 20% 至 80% 范圍內的任何值,具體取決于設計。可以使用方程式 4 和方程式 5 通過紋波電流百分比來確定初級電感。
方程式 4.
方程式 5.
在制造變壓器時存在很多物理限制,因此該電感通常會略有變化。對于 TPS7H5001-SP 設計,使用 μH 級的初級電感。這對應于大約 0.38 的波紋百分比。變壓器的峰值電流和初級電流通常也可用于確定變壓器的物理結構,如方程式 6 至方程式 13 所示。
方程式 6.
方程式 7.
方程式 8.
方程式 9.
方程式 10.
方程式 11.
方程式 12.
方程式 13.