對(duì)于電源老鳥來(lái)說(shuō)，接觸的設(shè)計(jì)多了，就會(huì)形成一套自己的獨(dú)特手法和習(xí)慣，隨著經(jīng)驗(yàn)的增長(zhǎng)，這將形成一種良性的循環(huán)。而對(duì)于新手來(lái)說(shuō)，尋找到一個(gè)合適的切入點(diǎn)都是比較困難的，更談不上形成這種良性的循換了。但是這個(gè)阻礙新手進(jìn)步的問(wèn)題將被解決。本系列文章以反激電源設(shè)計(jì)為切入點(diǎn)，深究這種電源的設(shè)計(jì)手法并對(duì)其中的原理進(jìn)行細(xì)致的講解，對(duì)良好的設(shè)計(jì)習(xí)慣進(jìn)行培養(yǎng)。

 

前文中對(duì)二極管和電容的實(shí)踐 進(jìn)行了介紹，在本篇文章當(dāng)中將為大家?guī)?lái)關(guān)于磁滯回線的相關(guān)分析。這一部分較為重要，因?yàn)槠渲苯臃从沉藢?shí)際操作和書本上知識(shí)的區(qū)別，也是在對(duì)變壓器進(jìn)行講解所需的鋪墊。

 

變壓器是電源板的靈魂器件，變壓器設(shè)計(jì)不好牽一發(fā)動(dòng)全身，整個(gè)板子都不理想。變壓器工作的時(shí)候受控于初級(jí)，也受控于次級(jí)。因此MOS、變壓器、肖特基都是互相影響的，也造成變壓器不是一次都能設(shè)計(jì)好的。為了后面的推算，所以得初算個(gè)變壓器出來(lái)。先來(lái)看看磁材的一些細(xì)節(jié)。

這個(gè)是做變壓器最基本的公式根據(jù)，但是表示的不對(duì)，應(yīng)該表示為B=(磁導(dǎo)率/磁路)*(NI);

 

NI就是安匝數(shù)，電激發(fā)出磁的部分。

 

磁導(dǎo)率/磁路：磁路相關(guān)的磁通密度。

 

100A/m安匝波形和磁通密度疊加圖：

圖1

根據(jù)圖形，磁滯回線按照正弦波安匝數(shù)來(lái)變化的，也就是磁滯回線的變化實(shí)際上是安匝正弦變化規(guī)律，這個(gè)磁滯回線是用來(lái)做工頻變壓器的年代誕生的，也適合于正弦波變壓器，而開關(guān)電源是不同斜率的三角波組成，這個(gè)遲滯回線看不出開關(guān)電源中磁芯中磁通的變化的規(guī)律。

圖2

圖3 同斜率不同幅度的磁滯回線

 

用三角波仿真了下磁芯，磁滯回線方正了很多，也不會(huì)因?yàn)檎乙?guī)律產(chǎn)生嚴(yán)重的拖尾效應(yīng)。圖2是同頻率不同幅度。圖3同斜率不同幅度的。

圖4

 

現(xiàn)在來(lái)看看同是1000A/m的安匝在50K和5K情況下磁滯回線。仔細(xì)觀察安匝和磁滯回線的關(guān)系，就能明顯看出損耗和磁滯回線的頭怎么來(lái)的。

圖5

圖6

 

以上都是連續(xù)的安匝變化，電源電路中安匝是突變的，比如反激式mos開啟和mos關(guān)斷的瞬間，電流方向進(jìn)行了突變，波形如圖6所示。（安匝波形就是電流波形）

圖7

這個(gè)時(shí)候磁滯回線變成了樣子?注意看100A/m，-100A/m，50A/m，-50A/m 這幾個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

圖8

 

上面的磁滯回線表達(dá)不準(zhǔn)確，電源工作在一個(gè)離散狀態(tài)，應(yīng)該把磁通保持的線刪掉，電源磁芯就工作在這個(gè)狀態(tài)，CCM模式。中間無(wú)線的地方是安匝突變，就是翻轉(zhuǎn)點(diǎn)。另外電源也沒(méi)有了起始線，大家都應(yīng)該明白電源是如何進(jìn)入穩(wěn)定態(tài)的。

圖9

 

再來(lái)看圖9中DCM與BCM磁滯回線。

圖10

 

再來(lái)看看圖10中磁通密度和磁導(dǎo)率的關(guān)系。這個(gè)磁力線是沒(méi)有初始磁導(dǎo)率的。數(shù)據(jù)應(yīng)該沒(méi)有調(diào)對(duì)。

 

上面DCM和CCM磁滯回線的仿真是基于安匝源，但是反激式是初級(jí)安匝給磁芯儲(chǔ)能，mos關(guān)斷后，有磁動(dòng)勢(shì)反轉(zhuǎn)磁力線，應(yīng)該有些不同，這個(gè)后面看下能用反激式拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)仿真出來(lái)么。

 

 

1、書本上以及規(guī)格書上所給出的磁芯數(shù)據(jù)是基于正弦波的，給出的參數(shù)也是正弦波的，對(duì)于開關(guān)電源，有些參數(shù)不是精準(zhǔn)的，比如頻率特性，開關(guān)電源能和磁滯回線對(duì)應(yīng)起來(lái)的是斜率。

 

2、仿真CCM模式，磁滯回線上會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)安匝跳變位置，但是磁通密度并不能跳變，而是通過(guò)下降來(lái)釋放能量。

 

3、DCM模式有一個(gè)安匝跳變位置，相應(yīng)mos開啟端位跳變，相應(yīng)磁滯回線能和上面用三角波仿真的形狀對(duì)應(yīng)起來(lái)。

 

4、電源中調(diào)試的時(shí)候，把一款產(chǎn)品做成低壓CCM高壓DCM，在DCM的時(shí)候肖特基翻轉(zhuǎn)的諧波比CCM小，可見安匝跳變的時(shí)候，磁力線也會(huì)產(chǎn)生一種波形震動(dòng)。

 

這一節(jié)主要對(duì)磁滯回線進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比分析，主要是為了能夠讓大家看到實(shí)際操作和書本知識(shí)的區(qū)別，同時(shí)為變壓器設(shè)計(jì)的講解做好準(zhǔn)備，希望大家能夠從這篇至關(guān)重要的文章當(dāng)中吸收到書本中學(xué)習(xí)不到的知識(shí)。