本文介紹隔離式降壓轉換器的工作原理以及如何選擇變壓器，這是設計隔離式降壓轉換器的關鍵步驟。它討論 要考慮哪些參數，選擇變壓器時應遵循的數學原理，以及這些參數如何影響整個電路。

隔離式降壓轉換器如何工作？

如圖1所示，隔離式降壓拓撲類似于通用降壓轉換器。通過使用變壓器替換降壓電路中的電感，我們可以得到一個隔離式降壓轉換器。變壓器的次級側具有獨立的接地。

圖1.隔離降壓拓撲。

在導通期間，高端開關 （QHS） 打開，低邊開關 （QLS） 關閉。變壓器的磁化電感（L在） 已充電。圖 2 中的箭頭顯示了當前的流動方向。初級電流線性增加。電流斜率取決于（V在–在在） 和 L在.次級側二極管D1在此時間間隔內反向偏置，并加載來自C的電流外加載。

圖2.在周期等效電路上。

在關閉時間，QHS 關閉，QLS 打開。初級電感放電。初級電流從QLS流向地，D1正向偏置，次級電流從第二側線圈流向C外并加載。C外在此時間段內收費。（關閉 QHS 并打開 QLS 不能改變當前方向;它只能改變當前斜率。正電流減小到0 A，然后負電流增加。

圖3.關斷期等效電路。

哪些規格會影響變壓器？

在設計轉換器時，應聲明和清除一些規格。它將確定將使用哪個組件，尤其是在選擇變壓器時。

輸入電壓范圍

輸出電壓

最大占空比

開關頻率

輸出電壓紋波

輸出電流

輸出功率

最大占空比（D）通常在0.4至0.6的范圍內分配。最小輸入電壓（VIN_MIN）和最大占空比將決定初級輸出電壓（V在).然后，初級輸出電壓（V在） 和次級輸出電壓 （V外） 將確定變壓器匝數比。

輸出電流（I外）和輸出功率（P外） 是影響變壓器選擇的關鍵參數。輸出電流決定銅線的粗細，而輸出功率決定應使用哪種變壓器線軸。線軸的滲透性顯示了它可以儲存多少能量以及它可以輸出多少功率。通常，直流輸出電流乘以系數分配給電感器（變壓器）的紋波電流。占空比和開關頻率用于計算 T上時間，而 V在在在，紋波電流決定了初級電感。分配的系數不能太大或太小，因為較大的系數會導致較大的紋波電流。較大的紋波電流可能會達到H橋限流值的一半，并損壞MOSFET。由于其ESR和ESL，這將導致輸出電容器上的紋波電壓較大。相反，當需要極小的紋波電流時，我們需要使用高電感值的電感器（變壓器）。如果線圈有很多圈，這將需要一個笨重的線軸。大電感將限制環路帶寬并降低動態響應指數。

選擇變壓器

能量僅在T中傳遞到次級線圈關閉時間。匝數比可通過公式1確定：

這是對的嗎？讓我們看一個基于MAX17682的仿真結果。圖4所示為MAX17682電路，繪制在EE-Sim OASIS，由 SIMetrix/SIMPLIS 提供支持?.當前探頭，標記為 I在和我秒1，已放置在變壓器的兩側。

圖4.MAX17682典型電路，采用EE-Sim OASIS封裝，由SIMetrix/SIMPLIS供電。

圖5顯示了兩個探頭的瞬態仿真結果。兩個電流波形是利用公式6相加的。

圖5.MAX17682典型電路模擬電流波形

增加的電流產生（紅色）三角波，其行為類似于非隔離降壓轉換器中的電感。因此，可以輕松計算變壓器的初級ΔI：

通過使用匝數比、初級電感、輸出功率、輸出電流和隔離電壓，我們可以決定使用或設計哪種電感器。

為什么簡化方程可以工作

看看如何更好地理解和應用MAX17682數據資料中的公式（見圖6）。

結論

通過使用圖6所示的簡化公式，用戶可以確保設計速度更快，初級紋波電流等于TOFF占空比。如果要修改初級紋波電流或使用其他參數，可以按照本教程進行操作。

作者

審核編輯：郭婷