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[参考译文] WEBENCH-POWER-DESIGNER:反激式变压器匝数计算似乎与数据表公式不匹配。

Guru**** 1624225 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC28C54
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https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1346328/webench-power-designer-flyback-transformer-turns-calculation-seems-not-to-match-datasheet-formulas

器件型号:WEBENCH-POWER-DESIGNER
主题中讨论的其他器件:UCC28C54

您好

我有一个与 Webench 相关的问题、涉及到 Webench 实现的设计以及 Webench 如何计算反激式变压器的匝数比。

它与 UCC28C54的设计有关。

根据数据表、初级与次级匝数比的计算如下

NPS = VIN_MIN×TON_EST /(fSW−TON_EST)×(VOUT + VF)

其中 TON_EST 由下式给出  

TON_EST = DVIN_MIN / fSW

现在、Webench 设计提供了以下数据  

DVIN_MIN = 37,291

fSW = 41.951kHz

VIN_MIN = 311.124V

VOUT = 12V

VF = 1、05V

使用数据表中的公式、使用 Webench 设计中给出的数据计算 NPS、得出 NPS = 14、2

但是、您的 Webench 设计指出初级绕组119匝、次级绕组12匝、使 NPS = 9、9

您能解释一下二者之间的巨大差异吗?  

我已附上相关的 Webench 设计供参考。

谢谢、Thomas Nilsson

e2e.ti.com/.../0825.WBDesign5.pdf

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    您好!

    您是否可以在消息中显示每个公式数据表中的公式#、如果进行了其他开发、还可以显示其他开发的情况?

    我无法将您的公式与数据表中的公式相关联、尽管您说这些公式来自数据表。 在您将公式与数据表公式关联起来之后、我可以知道该公式是数据表中的哪个公式、接下来我就来评论一下。 现在、我无法了解您的问题来自数据表的哪个位置。  

    例如、数据表显示了如下 NPS

    但您的消息显示

    我找不到这个等式、也找不到 TON_EST、您从哪里得到了这些公式?  

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    您好


    以下是数据表的链接、公式为(4)和(5)(在第27页)

    https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ucc28c54-q1.pdf?ts = 1712065214192&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FUCC28C54-Q1

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    您好!

    输入电压范围和输出电压也不同、同时假定次级电压 VF 也不同。 您能否详细展示您的计算、以帮助了解差异可能来自哪里?

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    我列出的值与 webench 设计中的值相同。 使用这些值来使用数据表公式计算匝数比、不会给出与 webench 设计中指定的匝数比相同。  

    为什么会有如此大的区别?

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    您好!

    使用以下公式且 Vin = 220V、则数据表和 webench 中的 NPS = 9.9。 看起来您正在使用 Vin_Min = 311V、而 webench 显示为最小值220。 但如果这是您的 Vin_min、则应使用220V。 在我看来、webench 估算的 Vbulk 最小值= 220V、而您估算的 Vbulk = Vin_peak、这对于设计来说非常乐观、除非使用非常大的输入大容量电容。

    但似乎是假定在每次计算中使用 Vin 批量值的原因。

    DVIN_MIN = 37,291

    fSW = 41.951kHz

    VIN_MIN = 311.124V

    VOUT = 12V

    VF = 1、05V

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    220V VAC 最小值是经过整流的交流输入= 311 VDC、Webench 原理图还显示了名为 Vin 的交流电源。

    我在第一篇文章中附上的 webench 设计文档中的所有内容都是如此!

    此外、如果 Vin_Min 降低、匝数比就会增加、差异也变得更大!

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    您好!

    有负载时、直流电压或恒压电压不是交流峰值。 但我想我已经回答了您关于 NPS 为何不同的问题。 webench 假定了220VDC、而假设了311VDC。 这就是原因。 在220VDC 下使用 NPS = 9.9可能有点保守、但优于311VDC、但这是转换器有负载后无法实现的、您的设计可能会导致 Vout 在满负载和220VAC 输入下不稳压。  

    另外、220VAC 的220VDC 实际大容量电容值是合理的、但220VAC 的311VDC 需要不合理的大容量电容值、它可能太大而不切实际、尤其是220VAC 时的满载情况。

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    您能否向我展示您的详细计算结果、然后根据数据表中的公式以及您认为正确的值、得出此结果?
    因为我无法将数字相加、当我使用您的建议值时、情况会更糟。
    还请说明我应该如何从220VAC 获得220VDC!

    不知道 CBULK 的具体情况、选择的是10uF、400V、并且远高于计算所需的输入电容、我没有注意到任何不合理的情况。  

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    您好!

    以下是-公式基于数据表。 您可以进行检查。

    如果 CBULK = 10uF 可以为您正常工作、那么没有问题。 但假设 Vbulk 的 Vin 峰值不正确-直流链路电压不是 Vin 峰值而是平均电压- webench 假设220VDC 的平均电压有效-您的311V 不是实际假设。

    但我已经回答了您的问题。 您可以自行决定如何选择直流链路电压。 我已经指出了您为什么会有不同的 NPS 结果。 因此、这种支持是完整的。 如果您需要其他支持、请创建新主题。

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    否、这个问题没有得到回答、因为 NPS 计算中使用的是直流电压、而不是交流电压。 我已经列出、解释和展示了 VDCmin 为311伏、以及为什么、Webench 也列出了此电压、从零到满载的整个负载情况中、它与311 V 相同、如我已经发布的图形中所示。

    如果 Vin 降低到220VDC、这会影响占空比、降低的电压和更改的占空比之和会导致较高的 NPS。 您不能简单地更改一个参数并忽略其余参数。 如果将 Vin 降低到220VDC、占空比将升高到不可能的56%、TON_EST 将更改为13.4us、从而使 NPS 增加。 这些参数都是连接的。

    311伏不是"假设"、这是事实。 Webench 也指出了这一点。

    正如我说过的、在 Webench 设计中、我们并未使用数据表公式添加这些数字。 所以我的问题仍然存在!

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    您好!

    直流电压是整流后的平均交流电压。  整流器后的电压不是交流峰值、而是平均电压、也取决于负载和整流器输出滤波器。 webench 假设220VDC 没有问题。  

    请回顾交流/直流整流器输出电压的基本原理。 它看起来使用滤波器的交流/直流整流器输出的交流峰值和平均电压混合在一起。

    您可以通过许多不同的字面量在下面得到这一点、全桥整流器的输出电压其直流电压不是交流峰值。 我强烈建议您回顾交流/直流整流器的基本原理内容。

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    您将忘记 CBULK。 BTW、在您的图中、Vmin 以上为0V。 图中所示的直流电压是平均电压、而不是最小电压。

    不管怎样、就像我已经指出的、如果您降低 Vin_min、这将影响占空比和 TON_EST、从而使 NSP 的差值变得更大。  

    现已问世



    达文 = 1.847 * 1、55m*41951/220 = 0546 --> 55 % @ Vin = 220VDC

    TON_EST = 0546/41951 = 13、1us

    NPS = VIN_MIN×TON_EST /(fSW−TON_EST)×(VOUT + VF)

    NPS = 220 * 13,1u /((1/41951 - 13,3u)*(12+0,5)= 22,2 @ Vin = 220VDC


    在这种情况下、占空比达到55%、而对于28C54、这是不可能的、50%是最大占空比。

    Webench 列出了占空比为37.291%、但在什么条件下不清楚、因此我不得不假设它处于 Vin_min、因为这会产生最高占空比。

    在 Vin_min=311VDC 的情况下、占空比计算大约为37%。


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    您好!

    这取决于您如何选择大容量电压和相关的大容量电容器。 Webench 使用220Vdc 没有任何问题、使用311Vdc 实际上值得关注。 这就是为什么你有不同的 NPS -这是你想知道为什么不知道-然后我回答了你。

    我多次提到 CBULK。 我展示的波形简单地提醒您、直流链路电压等于交流峰值是不正确的。

    注意、NPS 应基于公式中使用的所有假设进行计算、因此当使用不同的 Vdc 时、该公式会受到影响。 这就是原因,我回答了你。  

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    您将忘记 CBULK。 BTW、在上图中、Vmin 为0V、峰值为311V。 图中所示的直流电压是平均电压、而不是最小电压。

    不管怎样、就像我已经指出的、如果您降低 Vin_min、这将影响占空比和 TON_EST、从而使 NSP 的差值变得更大。  

    现已问世



    达文  = 1.847 * 1、55m*41951/220 = 0546 -->  55 %  @ Vin = 220VDC

    TON_EST = 0546/41951 = 13、1us

    NPS = VIN_MIN×TON_EST /(fSW−TON_EST)×(VOUT + VF)

    NPS  = 220 * 13,1u /((1/41951 - 13,3u)*(12+0,5)=  22,2  @ Vin = 220VDC

    您不能只在一个地方更改 Vin 值、而忽略其他的值!


    在这种情况下、占空比达到55%、而对于28C54、这是不可能的、50%是最大占空比。

    Webench 列出了占空比为37.291%、但在什么条件下不清楚、因此我不得不假设它处于 Vin_min、因为这会产生最高占空比。

    当 Vin_min=311VDC 时、占空比计算大约为37%、当 Vin_min=220VDC 时、占空比计算为不可能的55%。

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    您好!

    Webench 仍然可以使用相同的假设、同时还假设采用220Vdc、因为这些假设是可实现且可行的。

    您最初的问题是 Webench 和数据表中的 NPS 的为什么不同-回答这个问题。

    VOUT + VF = D/(1-D) x (Vin/NPS)=(0.37/0.63) x (220/9.9)= 13.05V = 12V + 1.05V、因此它是可行的、并且符合您的规格-因此无需使用计算得出的55%。

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    为什么要忽略在相同计算中使用不同 Vin 值的事实? 这是不正确的!

    这不是我计算的55%、而是根据您的数据表计算的。 您是说数据表不正确吗? 稳压器是否不符合数据表中指定的要求?

    这个问题仍然没有回答、因为数字不会与您的解释相加。 NPS 随后变为22、2。

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    您好!

    使用 Duty = 0.37且 VDC = 220V (webench 和数据表公式)时、NPS = 9.9。 当使用不同的 VDC 且占空比= 0.37时、您会得到不同的 NPS。  

    这就是 NPS 差异源于的原因。  

    所以55%是可以使用并且不需要使用55%。 如果您看到55%、则无法使用 UCC28C54、因为其最大占空比高达50%。

    webench 没有问题、数据表没有问题。 两者都正确且相互匹配。  

    Dvin 取决于多个参数(可以不同地选择这些参数)、因此估计可以设置为37%。  

    我只是想向您展示一下、在220VDC 和37%的占空比下、webench 和数据表都可以获得相同的 NPS、而且设计正常符合您的规格12V + 1.05V。 设计不必选择相同的参数、因为也有其他可能满足相同规格的可能。

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    现在大家说的是、在计算  Vin_min 下的占空比和 TON_EST 时、应该使用311VDC、但在计算 NPS 时、应该为 Vin_min 使用220VDC、但同时使用 TON_EST 和根据311VDC 计算得出的占空比。 这是自相矛盾的,是没有道理的。 VIN_MIN 是220VDC 或311VDC、因此不能同时使用这两个电压。

    或者、换句话说、为什么在计算 TON_EST 和占空比时 Vin_min 为311VDC、在计算 NPS 时 Vin_min 为220VDC、最重要的是为什么 NPS 在 Vin_min = 220VDC 的情况下计算以及同时使用 TON_EST 和基于 Vin_min = 311VDC 的占空比?

    在同一计算中对同一变量使用两个不同的值是不正确的。 如何知道在相同计算中使用多个不同值时、设计中的哪些变量以及哪些其他变量使用了多个不同值?

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    您好!

    只要设计能够正常工作、设计人员就可以做自己想要的事情。 我只是向您展示如何获取您不知道的相同 NPS。 因此、相同的方程和相同的拾取、然后是相同的结果。  

    Webench 和数据表采用相同的公式和相同的结果。 你的不同是由于你挑选了一些不同的东西。

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    我的问题与设计人员能够做什么无关。 我的问题与 Webench 值有关以及如何利用数据表中的信息。

    如果我无法理解 Webench 如何计算或如何使用数据表信息、则无法计算设计的设计参数。

    在这里、您一直避免明显的问题-同一个变量的不同值在同一个计算中使用。 这对我来说似乎是完全错的,我仍然缺乏这方面的解释。 VIN_MIN 不能同时是220VDC 和311VDC。 但很显然、Webench 是通过这种方式进行计算的。 因此 webench 错误或数据表错误。 我看不到其他的解释,你仍然没有回答。 数据表是否错误、在计算 TON_EST 和 Dvin_min 时不应使用 Vin_min? 因为这似乎就是你所说的。

    在上表中、对于 Vin_min = 220VDC 和311VDC、您都指定了 TON_EST = 8.82us、但 TON_EST 随 Vin_min 而变化、两个不同的 Vin_min 值不能相同。

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    您好!

    已经向您展示了如何根据数据表获取相同的 NPS、匹配 Webench、从而满足您的规格。

    继续此主题没有意义。 您的问题已得到解答。 我没有其他答案来回答您、因为相同的公式和相同的值可以提供相同的 NPS、而将不同的值插入公式中可能会产生不同的 NPS -这是因为该数学方法无法得出其他结果。  

    注意此服务可帮助您进行设计、而且我们已向您提供了如何根据数据表获取 NPS -我不了解您的其他想法、因此无法向您提供其他答案。 就这一点而言、我不知道您想要什么、因此无法为该主题提供额外的答案。 如果您还有其他问题、请创建一个新主题。

    VOUT = 12V、VF = 1.05V、VDC = 220V、占空比= 0.37、NPS = 9.9、 VDC 此处是采用大容量电容器时的 Vin min 峰值= 311V 的平均值。 如果更改了任何这些、则将获取不同的 NPS。

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    您展示的内容在相同的计算中对同一变量使用了两个不同的值。  但没有解释如何做到这一点。 现在您引入了一个新术语"Vin Min peak"、但数据表和 webench 设计中均未使用该术语、您是否建议在某些情况下使用该值而非 Vin_Min 值? 因为在我看来就是这样。 在这种情况下、我想数据表是错误的。

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    您好!

    让我们首先澄清一下以下内容:

    Vin 是输入电压、我将使用 webench 变量

    VinMin = 220V、AC、rms、其峰值 VinMin_peak = 311V

    Vbulk 是整流器之后的 VinMin 电压、因此其 Vbulk_max = VinMin_peak = 311V

    Vbulk_average 在 VinMin 条件下具有适当的大容量电容、假设 Vbulk_average = 220V、直流

    在上述条件下、 需要 NPS = 9.9、Duty 需要为 D= 0.37、根据下面的公式、可以得出 VOUT = 12V、VF = 1.05V:

    VOUT + VF =(D/(1-D) x (Vbulk_average/NPS)=(0.37/0.63) x (220/9.9)= 13.05V

    因此、在假定占空比0.37下、NPS = 9.9可以获得所需的确切输出电压。  

    到目前为止,以上是我对 NPS = 9.9通过 wenbench 获得的理解。

    在数据表中、如果按照上述内容、我将得到相同的结果。 这就是数据表和 webench 都正确的原因。

    然后根据您的信息、孔子部分如下所示、因为此路径无法从数据表设计步骤中获取 NPS = 9.9、而是获取大于9.9的 NPS。  

    当按照这种方法得到 Dvin 然后再得到 TON 时,NPS 的数字大于9.9。

    下面是我的声明,设计师可以做他想要的,只要设计可以工作. 根据 wenBench、LP = 1.55mH、FSW = 42kHz、可得到额定84W 功率和14W 功率损耗、输入功率引脚= Po + Ploss = 84W + 14W = 98W、这需要初级峰值电流= 1.75A。

    这需要  Vbulk_average = 230V (比上面高大约10V)、直流、以获得1.75A 峰值电流、LP = 1.55mH、所需占空 比= 0.47 < 0.5、因此在大容量电容值略高时可以使用

    webench 设计总体来说还行、但对裕度有点担心。  

    我希望这可以帮助澄清困惑。

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    当然、只要设计师在工作、他就可以完成自己想要的事情。 没有人说了什么。

    Webench 还可以执行任何操作、只要其正常工作、但当 Webench 输出的值与
    数据表中的规格和公式不匹配时、会出现问题。

    即 D = 37%@ 220VDC、Im = 1、65、Lm=1、55mH、FSW=42kHz。 那么很好。

    数据表指出"可以使用公式得出任何输入电压(VIN)下的占空比(DVIN)"  

    上述值计算得出1、65 * 1、55m * 42k / 220 = 49%。 远未达到37%。

    因此、如果您和 webench 是正确的、则说明数据表错误。 该公式不提供任何输入电压下的占空比。
    如果确实是这样、那么我的问题的答案是:数据表公式错误!

    然而,webench 设计表明 Im = 1.85A,不是1,65A --> 1,85*1,55m*42k/220=55%。 无法实现。

    此外、指定输出功率为84W、而不是上面通过计算得出的74W。

    因此、基本上存在差异、因为 Webench 在计算中不使用数据表规格、而且数据表中的语句/公式无效。

    对不起,但这没有得到较少的混乱。 数据表是否真的错误?

    不确定为什么此线程标记为"已解决"、因为它没有。

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    您好!

    已更正84W、并加上功率损耗、总功率为98W。 但如上所述、230VDC 在峰值电流1.75A 时也可以实现98W 的功率

    数据表没有错误、它提供了一种不同的方法来进行专门的占空比设计、从而影响 NPS。

    但是,在数字的基础上,它的 NPS 是确定的,正如我所说的。 现实情况是、由于使用大容量电容器、Vbulk 将高于220VDC。  

    您可以这样考虑、当 NPS > 9.9 (例如14)、拾取 NPS = 9.9时、得出的设计仍然可以工作、同时匝数较少。

    同样、只要设计能够正常工作、设计人员就可以执行自己想要的操作。