交叉調整率是在多路輸出開關變換器中才出現的概念,在多路輸出開關變換器中,采用增加變壓器繞組組數來實現不同等級電壓的輸出,由于高頻變壓器的結構決定了各輔路之間因負載的變化而相互影響即交叉調整率,所以交叉調整率是在多路輸出開關電源中才出現的。
關鍵詞:交叉調整率;
01定義
其概念為:在多路輸出開關電源中,若輸入電壓Vin固定時,在高頻變壓器副邊n路輸出回路中,其中某一路的輸出電壓由于其他輸出回路中負載的變化所引起的該路輸出電壓的變化量?Vn與該路的額定輸出電壓Vn的百分比稱為該路的交叉調整率,其值用S來表示。
式(1.1)中,當輸入電壓Vin固定時,S越大,說明其他輸出回路負載變化時對該路輸出電壓影響比較明顯;S越小,說明其他輸出回路負載變化時對該路的輸出電壓影響比較小;總之,S越小,表明開關電源輸出電壓的穩定度越高,電源性能比較穩定。
02電路分析
如圖1-1所示,在兩路輸出開關電源中,假設其輸出電壓Vo2>Vo1,回路一用于反饋控制即為主輸出回路,回路二為輔助輸出回路:
圖1-1 多路輸出反激變換器單回路反饋控制模型
現將輔助輸出回路中的參數折算到主輸出回路中,根據變壓器折算公式,假設主輸出回路和輔助輸出回路的匝數比為:
式(1.2)中主輸出回路匝數為Ns1, 輔助輸出回路的匝數Ns2。
其主輸出回路和輔助輸出回路的漏感分別為Lk1和Lk2,折算之后輔助輸出回路的漏感為:
同理,輔助輸出回路的輸出電容為:
折算之后的電路圖如圖1-2所示:
圖1-2 輔路各參數折算到主路的等效模型
同時,假設輔助繞組漏感式主回路繞組漏感的兩倍,即:
并且滿足:
此時,兩個輸出回路中漏感兩端電壓大小相等,即:
當反激變換器從反激時刻開始,耦合到各副邊的電流便會依照法拉第定律進行分配:
對電流i2進行積分可以求出其值為:
式(1.9)和式(1.10)可以看出,兩輸出回路漏感兩端的電壓Vk隨時間t在時刻變化,此處為了方便分析影響交叉調整率的因素,假設漏感兩端電壓Vk為常數,主回路電流i1為:
此處:
假設Vo2>Vo1,且設Vo2=50V,Vo1=5V,則滿足:
所以:
將式(1.14)和式(1.12)代入式(1.10)為:
式(1.15)說明,輔路輸出的初始電流i2是主輸出回路電流i1的50倍,其電流上升示意圖如圖1-3所示:
圖1-3 反激開關變換器在反激期間兩輸出回路電流上升示意圖
因此,在兩路輸出反激變換器中,在開關管截止瞬間,若多路輸出開關電源各路輸出電壓等級不同時,輸出電壓較高的輸出回路其分配電流要遠遠大于輸出電壓較低的回路,并且當主輸出回路和輔助輸出回路兩路輸出電壓等級相差越大時,這種趨勢也會表現得越加明顯。
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