基于谐振工作模式的UCC28600反激变换器的效率分析

"基于谐振工作模式的UCC28600反激变换器的效率分析" 本文详细分析了65W谐振工作模式的反激变换器在全电压输入范围内的关键元器件的损耗，给出了全电压工作范围内变换器效率的计算曲线和实测曲线，对于理论分析变换器效率及提高谐振工作模式变换器的效率有指导意义。 1. 变换器输入输出电气参数： 变换器输入输出电气参数的设计基于65W输出的笔记本适配器，输入直流电压Vin为100~370V DC；输出直流电压电流为18V/3.6A。根据输入输出条件，设定低压满载是65KHZ工作频率。按变换器的常规设计得到：Np: Ns=6:1，Lp=290μH。 2. 主要元器件的损耗分析： 主要元器件的损耗分析包括占空比及工作频率的变化、MOSFET的损耗分析、整流桥及副边整流肖特基损耗分析、变压器损耗分析、输入滤波电容及原边电流检测电阻损耗分析等。 2.1. 全范围输入电压时占空比及工作频率的变化： 变换器全范围工作在准谐振谷底开通模式，所以满足Flyback基本的输出输出公式，可以根据如下公式，计算得到满载时占空比在全电压输入时的变化规律，其中D(Vin)为占空比D和Vin的函数关系，其变化规律如图1所示。 2.2. MOSFET的损耗分析： MOSFET的损耗分为4个部分，关断损耗、导通损耗、开通损耗及驱动损耗，在该设计中使用的SPP11N60C3 MOSFET，可以根据MOSFET的全范围输入时电压电流的变换规律，计算分析MOSFET的全输入范围的损耗分布。 2.3. 整流桥及副边整流肖特基损耗分析： 本设计中，副边整流肖特基选用STPS20120CT，100℃时，VF=0.6V。如下图5显示整流桥及肖特基的损耗在全范围输入时的变化，其中BD(Vin)和D(Vin)分别为整流桥和肖特基的损耗。 2.4. 变压器损耗分析： 本设计中，使用RM10的磁芯，该磁芯有效截面积较大，漏磁较小，在满足饱和磁通余量的情况下，设计匝比为N1：N2=36T:6T，其中可查的，可以根据如下公式得到全范围最大磁通量的变化规律如图6所示。 2.5. 输入滤波电容及原边电流检测电阻损耗分析： 原边电阻的损耗主要和通过该电阻的电流有效值有关系，输入电容的损耗和其流通的电流有效值有关系。 2.6. 其他损耗分析： 变换器的其他损耗主要分为：原边电流检测电阻损耗、输出滤波LC的损耗、输入电容损耗、RCD clamp吸收回路的损耗、IC的供电损耗、EMI滤波器的损耗以及PCB走线的损耗。 3. 理论分析和实测效率的对比分析： 根据以上的分析，可以得到变换器的总损耗如下，将这些损耗累加，可以得到如图10全部损耗在全范围输入电压内的变化规律，从而可以得到全范围输入电压时的效率变化规律如图11所示。 4. 结论： 通过以上的分析和测试，可得如下结论：对于谐振工作模式的反激变换器，最低电压输入时，满载的变换器的效率最高。