该设计的变压器包含两个主要值,即匝数比和初级侧电感。方程式 2 提供了作为占空比的函数的匝数比。如果需要匝数比实现最大的转换器占空比,则计算结果将提供最大的匝数比。TPS7H5001-SP 设计的目标占空比为 33%。这允许在两个方向上为占空比因瞬态而发生变化留出空间,并使其保持在最小导通时间之上。可以使用方程式 2 和方程式 3 来计算变压器的匝数比。
方程式 2.
方程式 3.
设计中的匝数比通常会因变压器的制造方式而异。在本例中,计划了辅助绕组,但未使用。由于该因素以及需要匝数的完整值,匝数比为 8:3。如果不需要辅助绕组,则建议使用 3:1 的匝数比,因为当占空比发生变化时,由于初级侧的匝数较少,开关节点上的寄生尖峰较小。
通过选择合适的纹波电流,可以确定变压器的初级电感。较高的电感通常意味着电流纹波较小,从而降低 EMI 和噪声,但较高的电感也会增加物理尺寸并限制设计的带宽。较低的电感则相反,它会增大电流纹波,降低 EMI,降低噪声,减小物理尺寸并增加设计的有限带宽。纹波电流百分比可以是 20% 至 80% 范围内的任何值,具体取决于设计。可以使用方程式 4 和方程式 5 通过纹波电流百分比来确定初级电感。
方程式 4.
方程式 5.
在制造变压器时存在很多物理限制,因此该电感通常会略有变化。对于 TPS7H5001-SP 设计,使用 µH 级的初级电感。这对应于大约 0.38 的波纹百分比。变压器的峰值电流和初级电流通常也可用于确定变压器的物理结构,如方程式 6 至方程式 13 所示。
方程式 6.
方程式 7.
方程式 8.
方程式 9.
方程式 10.
方程式 11.
方程式 12.
方程式 13.