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ZHCADV5 March 2024 UCC27624

4.3 計算

脈沖變壓器選擇基于兩個主要要求：最小伏秒 (VS) 和壓降。伏秒規(guī)格與變壓器的飽和度有關(guān)。初級側(cè)上的壓降之所以重要，是因?yàn)樵搲航禃?dǎo)致功率級中的導(dǎo)通損耗增加。

VS 是變壓器初級側(cè)上的電壓與該電壓持續(xù)時間的乘積。由于我們將一個方波應(yīng)用于初級側(cè)，因此很容易計算。應(yīng)用于變壓器的方波曲線下方的面積由方程式 1 給出。為了確保變壓器永遠(yuǎn)不會飽和，必須計算 VS 以考慮最壞情況。

方程式 1.

V S = V_{D D} \times t_{o n}

壓降是由于磁化電流而導(dǎo)致的柵極電壓損耗。該壓降由歐姆定律決定，因此需要確定磁化電流和電阻。磁化電流是來自變壓器初級電感的電流。在變壓器的初級側(cè)上施加電壓時，電流會根據(jù)以下公式積累：

方程式 2.

V = L \times \frac{d i}{d t}

磁化電流是初級側(cè)總電流的一個分量。其他電流分量是柵極驅(qū)動電流和流入 PNP 基極的電流。

圖 4-1 柵極驅(qū)動電路中主要電流分量的仿真

在圖 4-1 中，總電流看起來與柵極驅(qū)動電流非常相似，因?yàn)樗亲畲蟮姆至俊５牵匀挥写呕娏魍ㄟ^初級側(cè)。使用方程式 2，我們可以計算此電流。通過重新排列這些項(xiàng)，我們可以得出：

方程式 3.

? I = \frac{V_{D D}}{L_{m a g}} \times t_{o n}

隨著 V_PRIME 的極性交替，通過初級側(cè)的電流將上升和下降 ΔI。此電流以 0 為中心，因此峰值電流由下式給出：

方程式 4.

I_{p e a k} = \frac{? I}{2}

隨著死區(qū)時間接近 0，磁化電流變?yōu)橐?0V 為中心的三角波。三角波的均方根 (rms) 由下式給出：

方程式 5.

I_{r m s} = \frac{I_{p e a k}}{\sqrt{3}}

通過代入所有這些項(xiàng)，我們可以生成磁化電流均方根的公式：

方程式 6.

I_{r m s} = \frac{V_{D D} \times t_{o n}}{L_{m a g} \times 2 \times \sqrt{3}}

通過以下公式得出壓降：

方程式 7.

V_{d r o o p} = I_{p e a k} \times R_{p r i m a r y}

通過代入前面的 Ipeak 公式，我們可以得出：

方程式 8.

V_{d r o o p} = \frac{V_{D D}}{{2 \times L}_{m a g}} \times t_{o n} \times R_{p r i m a r y}

設(shè)計人員的目標(biāo)通常是實(shí)現(xiàn)低于 5% 的壓降。這也可以用 V_DROOP 和 V_DD 表示：

方程式 9.

\frac{V_{d r o o p}}{V_{D D}} \leq \frac{1}{20}

將其代入 V_DROOP 公式，簡化后的公式變?yōu)椋?/p>

方程式 10.

L_{m a g} \geq 10 \times t_{o n} \times R_{p r i m a r y}

通過滿足該條件，壓降可保持在 5% 以下。在本例中，R_PRIMARY 是初級環(huán)路中所有電阻的總和。R_PRIMARY 的主要分量如下：

方程式 11.

R_{p r i m a r y} = R_{O H} + R_{O L} + R_{l o o p} + R_{p r i m a r y}

當(dāng)驅(qū)動器采用推挽配置時，電流流經(jīng)一個輸出的上拉電阻和另一個輸出的下拉電阻。有關(guān)展示此效果的圖示，請參閱圖 2-1。除了輸出級的電阻外，來自分立式電阻器和變壓器初級線圈電阻的任何額外電阻都會增加總電阻。