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ZHCAB40A October 2020 – July 2022 LMR36520

2.1 输出电流公式及注意事项

磁化电流波形与典型降压转换器操作中常见的典型三角形电感电流波形完全相同。对于具有一个耦合电感器和单个次级绕组的情况，这个磁化电流可以表示为：

Equation40.

I_{m} = I_{L 1} + [I_{L 2} \times (\frac{N_{2}}{N_{1}})]

该磁化电流公式可以针对多绕组变压器的情况进行扩展，但本报告中将不对此进行讨论。如需更详细地了解这方面的信息，请参阅 AN-2292 设计隔离式降压 (Fly-Buck) 转换器 应用报告。

在逐周期平均的条件下，绕组电流与输出电流的关系如下：

Equation7.

I_{o u t 1} = I_{L 1}

Equation8.

I_{o u t 2} = I_{L 2}

由于磁化电流的电流波形与典型降压电感器的电流波形相同，因此可以同样通过Equation9 来计算电流纹波峰峰值：

Equation9.

Δ i_{m} = \frac{[(V_{i n} - V_{o u t 1}) \times t_{o n}]}{L_{p r i}} = \frac{[(V_{i n} - V_{o u t 1}) \times D]}{L_{p r i} \times f_{s W}}

对于估算流经高侧和低侧 FET 的峰值电流，此磁化的电流纹波峰-峰值非常有用。流经初级绕组的峰值电流可通过Equation10 算出：

Equation10.

I_{p r i_p o s p k} = I_{o u t 1} + [(\frac{N_{2}}{N_{1}}) \times I_{o u t 2}] + (\frac{∆ i_{m}}{2})

流经初级绕组的峰值负电流可通过Equation11 估算得出：

Equation11.

I_{p r i_n e g p k} = - [(\frac{N_{2}}{N_{1}}) \times I_{o u t 2} \times (\frac{2 D}{1 - D})] - (\frac{∆ i_{m}}{2}) + I_{o u t 1}

Equation10 和Equation11 都非常重要，可用于确定 IC 是否在给定应用中用作 Fly-Buck™ 转换器。这是因为要让器件正确调节输出，就不能超过器件的峰值 HS 电流限制和器件的峰值负（也被称为灌电流）电流限制。这可通过数学方法表示为：

Equation12.

I_{p r i_p o s p k} \leq I_{S C}

Equation13.

|I_{p r i_n e g p k}| \leq |I_{L_N E G}|

漏电感和占空比也是 Fly-Buck™ 转换器正常工作的重要因素。现实中的变压器和耦合电感器具有一定的漏电感，这类电感是由两个线圈间并不共享的磁通量造成的。在实践中，此漏磁通会限制次级侧电流斜升速率，从而影响次级侧的功率输出。漏电感越大，次级侧电流的斜升速率就越小。这意味着，从初级侧传输相同的能量到次级侧时，所需的时间会更长。对于固定频率器件，这要求选择更小的最大占空比，以确保具有足够的关断时间来将能量从初级侧传输到次级侧。按照惯例，Fly-Buck™ 转换器的最大占空比保持为 50%；占空比越大，关断时间就越短，从而导致反射到初级侧的负峰值电流越大。因此，应尽可能减少漏电感，从而确保具有尽可能大的占空比范围。