對于電源老鳥來說，接觸的設(shè)計多了，就會形成一套自己的獨特手法和習慣，隨著經(jīng)驗的增長，這將形成一種良性的循環(huán)。而對于新手來說，尋找到一個合適的切入點都是比較困難的，更談不上形成這種良性的循換了。但是這個阻礙新手進步的問題將被解決。本系列文章以反激電源設(shè)計為切入點，深究這種電源的設(shè)計手法并對其中的原理進行細致的講解，對良好的設(shè)計習慣進行培養(yǎng)。

 

前文中對二極管和電容的實踐 進行了介紹，在本篇文章當中將為大家?guī)黻P(guān)于磁滯回線的相關(guān)分析。這一部分較為重要，因為其直接反映了實際操作和書本上知識的區(qū)別，也是在對變壓器進行講解所需的鋪墊。

 

變壓器是電源板的靈魂器件，變壓器設(shè)計不好牽一發(fā)動全身，整個板子都不理想。變壓器工作的時候受控于初級，也受控于次級。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)計好的。為了后面的推算，所以得初算個變壓器出來。先來看看磁材的一些細節(jié)。

這個是做變壓器最基本的公式根據(jù)，但是表示的不對，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)來變化的，也就是磁滯回線的變化實際上是安匝正弦變化規(guī)律，這個磁滯回線是用來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，也不會因為正弦規(guī)律產(chǎn)生嚴重的拖尾效應(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)在來看看同是1000A/m的安匝在50K和5K情況下磁滯回線。仔細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

這個時候磁滯回線變成了樣子?注意看100A/m，-100A/m，50A/m，-50A/m 這幾個轉(zhuǎn)折點。

圖8

 

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

圖9

 

再來看圖9中DCM與BCM磁滯回線。

圖10

 

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

 

上面DCM和CCM磁滯回線的仿真是基于安匝源，但是反激式是初級安匝給磁芯儲能，mos關(guān)斷后，有磁動勢反轉(zhuǎn)磁力線，應(yīng)該有些不同，這個后面看下能用反激式拓補結(jié)構(gòu)仿真出來么。

 

 

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，對于開關(guān)電源，有些參數(shù)不是精準的，比如頻率特性，開關(guān)電源能和磁滯回線對應(yīng)起來的是斜率。

 

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

 

3、DCM模式有一個安匝跳變位置，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應(yīng)起來。

 

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

 

這一節(jié)主要對磁滯回線進行了詳細的對比分析，主要是為了能夠讓大家看到實際操作和書本知識的區(qū)別，同時為變壓器設(shè)計的講解做好準備，希望大家能夠從這篇至關(guān)重要的文章當中吸收到書本中學習不到的知識。