正确选择配合MAX13256工作的变压器
压跌落为2倍的二极管压降,而推挽式架构下的跌落电压只为一个二极管压降。查阅二极管数据手册,确定每个二极管的预期正向导通电压。如果尚未选择二极管,输入表1建议的默认值,然后在选好二极管后以接近数值替代。
最后,查阅电子表格的第四部分的计算结果。C23单元计算出该应用所允许的最小ET常数,变压器指标必须等于或大于该值。Halo TGMR-502V6LF变压器的ET常数为60V-µs,大于C23单元计算的最小值。
C24单元计算整流器输出,约为5.4V。如果需要隔离的5V稳压电源,使用压差为0.4V或更小的LDO稳压器提供输出。
由于并未考虑所有因素,在进行最差工作条件分析时,将输出电压降低1%至5%。另外还要注意,轻载条件下,输出电压可能远远高于计算值。例如,从MAX13256数据手册第5页的右下图可以看出这一点。
如果轻载下对输出电压要求非常严格,在实验室以所要求的最小负载进行原型测试,测量输出电压。有些情况下,可在输出端预先并联一个电阻,以降低轻载时的输出电压。
图4. MAX13256兼容变压器示例的计算结果。
选择一款并非针对MAX13256设计的变压器
如果找不到专门配合MAX13256设计的变压器,可以扩大搜索范围,查找一些并非专门针对MAX13256设计的标准变压器。只需查阅几项关键参数,即可快速缩小搜索范围。
首先排除不满足隔离要求的变压器;然后,检查匝数比和ET乘积,具体取决于是否提供中心抽头。例如,如果原边带有中心抽头,则可选择驱动整个绕组或仅驱动半个绕组。一侧有中心抽头的变压器提供了两种选项,原边和副边均带中心抽头的变压器则提供了四种选择。
表2列出了所有可能性,仅保留满足第三栏和第四栏标准的选项。查阅表2时,ET乘积计算如下:
ET = (1000 × VIN)/fsw
式中,ET为计算的乘积,基于电路要求。
VIN为输入电压,单位为V。
fsw为最小输入时钟频率,单位为kHz;如果使用内部振荡器,则为510kHz。
表2中,暂定匝数比(TR)定义为所要求的输出电压与输入电压之比。
最后,利用 MAX13256通用变压器电子表格进行验证。
使用 MAX13256通用变压器电子表格验证
除了以上提及的技术指标,许多变压器数据手册还给出了励磁电感,有时称为原边电感。由于该指标是在其它绕组全部开路时测得的,所以有时也称为OCL或开路电感。
OCL是一项重要指标。与Maxim之前的变压器驱动器不同,MAX13256限制原边峰值电流,提供过载和短路保护。原边电感导致原边电流呈现经典的"基架上的纹波",如图5所示。
图5. 原边电流波形
负载恒定时,变压器通过平均电流,包括变压器磁芯发热消耗的电流和将功率传递给负载的电流。原边电感导致在平均电流上方出现电流纹波。电路分析时,必须确认峰值电流不会错误地触发MAX13256进入保护状态。
我们来看另一个例子,假如输入电压为12V,需要产生隔离的12V、200mA电源,提供1kV隔离。通过搜索发现一款变压器:Coilcraft Q4470-CL2。利用MAX13256通用变压器电子表格验证其它参数,图6所示为第一部分输入内容:
图6. MAX13256通用变压器数据示例,MAX13256部分。
电子表格的C3单元是MAX13256内部桥式开关导通电阻之和,即数据手册指标ROH、ROL之和,典型值为1.6Ω。对于最差工作条件分析,将C3单元更改为2.5Ω,这是ROH、ROL最大值之和。电子表格的C4单元为最小开关频率,单位为kHz。如果使用内部振荡器作为时钟,该值为510kHz;如果使用外部时钟,在此输入CLK引脚的最低频率。
为防止过载和电路故障,MAX13256限制提供给变压器原边的峰值电流。ITH引脚电阻设置该限流门限。除非需要更严格地限制输入电流,ITH引脚的电阻应为1KΩ,保证500mA峰值电流限值。如果ITH电阻值高于1KΩ,那么在C5单元中输入设置的限流值,单位为A;否则,使用默认值0.5A。
接下来,在输入第二部分用户参数,如图7所示:
图7. MAX13256通用变压器示例的计算结果。
在电子表格C8单元输入MAX13256 VDD引脚的驱动电压,本例中为12V。在C9单元填写输出负载电流,本例为0.2A。根据变压器数据手册输入C10至C14。尽管变压器具有原边和副边中心抽头,但本设计中并未发挥其优势。如果使用原边中心抽头,在C12单元中的原边匝数输入项应为一半,即1.5。同样,如果设计中使用副边中心抽头,C13单元中的值应为一半,即2。
拓扑结构影响C15单元输入的内容。对于全波整流器,输出电压跌落为2倍的二极管导通压降;对于推挽式架构,输出跌落为1个二
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