buck dcm占空比计算_反激占空比更大，效率会更高？

大大源码 • 2023年4月20日 pm11:16 • 未分类

首先反激电源一般设计占空比时，我们一般是小于0.5的，大家都知道如果超过0.5必须要增加斜坡补偿。
那么开关电源在设计反激开关电源时，为何占空比都设计成0.45左右而不是更小？
听得最多的是，占空比越大电源效率会越高，所以大家都是这样来设计的，实际上也是个这样的趋势，为什么？从原理上怎么解释？从公式上又怎样看出？
我们一起来分析一下：
以反激DCM模式为例
首先开关电源中最影响效率的三个关键元器件为
1、mos管
2、
变
压器
3、输出整流二极管
当然还有其他元器件，但这三个占比是比较大的。
mos管损耗分为：开通损耗、关断损耗、导通损耗、驱动损耗
(DCM状态下开通损耗是忽略不计的)
变压器损耗分为：铁损、铜损
整流二极管损耗分为：导通损耗、反向恢复损耗
跟这些损耗关系最大的参数就是电流：峰值电流、有效值电流。
我们如果能证明占空比越大峰值电流越小，有效值电流也越小的话，基本可以证实我们的标题：反激占空比越大效率越高。

先把公式摆出来：
1、根据能量守恒可得

其中Lp为原边绕组电感量，Ip为原边绕组峰值电流，P为电源功率，T为开关电源的工作周期。
2、电流，电感，电压，时间之间的关系

其中，Vin为输入电压，Ton一个周期开关管的导通时间，D为占空比，Lp为原边绕组电感量，f为开关频率，Ip为峰值电流。
3、把式三代入式一可得到

我们看下式四，其中输入电压Vin是固定的，开关频率f也是固定的，开关电源功率P也是不变的。
所以很容易看出占空比D设计越大时，计算出的原边电感量越大，反之D越小，计算出的原边电感量越小，我们把这个结论叫做结论一。
4、我们再回头把公式一变换一下得到公式五

从公式五可知，Lp越大时峰值电流Ip越小，反之Lp越小时峰值电流越大。再结合结论一可知，占空比D越大峰值电流Ip越小，占空比D越小峰值电流Ip越大，我们把这个结论叫做结论二。
我们再看下反激DCM下的有效值电流
1、反激DCM的有效值电流公式为：

其中Iprms为原边电感有效值电流，Ip为原边电感峰值电流，D为占空比。
有效值电流为何是这个公式？
我分享一个原创推导视频：开关电源变压器原边电流的有效值电流的计算
由于峰值电流IP和占空比D是成反比的，所以单从公式六还是无法得出有效值电流Iprms和占空比D的关系，我们需要根据其他公式把Ip消除才好证明。
我们可以把公式三以及公式四代入公式六可得到

我们看下公式七，P是固定的，Vin是固定的，所以可以得出一个结论三：占空比越大时有效值电流越小，反之占空比越小时有效值电流越大。
总结：
设计DCM反激时通过结论二二结论三
占空比设计越大，峰值电流越小，有效值电流也越小。
占空比设计越小，峰值电流越大，有效值电流也越大。
所以我们一般设计反激电源时一般把最大占空比设计成接近0.5，比如0.45左右效率会比较高。

END

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