推挽式高频变压器设计

纯粹弦波逆变器制作学习资料高频篇纯粹弦波逆变器制作学习资料高频篇由发烧电子DIY提供：1．磁通量与磁通密度相关公式：Ф=B*S ⑴Ф 磁通(韦伯)B-----磁通密度(韦伯每平方米或高斯)1韦伯每平方米=104高斯S 磁路的截面积(平方米)磁通密度磁通密度是磁感应强度的一个别名。垂直穿过单位面积的磁力线叫做磁通量密度，简称磁通密度，测量主机侧板底部磁通密度它从数量上反映磁力线的疏密程度。 磁场的强弱通常用磁感应强度“Ｂ”来表示，哪里磁场越强，哪里Ｂ的数值越大，磁力线就越密。依据国际单位制磁感应强度的单位是特斯拉，其符号为T：磁感应强度还有一个过时的单位：高斯，其符号为G：1T=10000G。这个符号在技术设施中还广泛使用。通常条形磁铁两极四周的磁感应强度大约是几十到几百高斯。在处理与磁性有关问题时，除了要用到磁感应强度外，常常还要争论穿过一块面积的磁力线数目，称做磁CPU四周磁通密度通量，简称磁通，有 Φ示。磁通量的单位是韦伯，用Wb表示，以前还有麦克斯韦有Mx表示。假设磁场中某处的磁感应强度为Ｂ，在该处有一块与磁通垂直的面，它的面积为Ｓ，则穿过它的磁通量就是Φ=BS式中磁感应强度Ｂ的单位是高斯〔Ｇ s；面积Ｓ的单位是平方厘米；磁通量的位是麦克斯韦〔Mx)。磁通量的简介Φ=BSB与SB与S存在夹角θΦ=B*S*cosθΦ“fai”四声。韦伯Wb1Wb=1T*m^2;=1V*S是标量，但有正负，正负仅代表穿向。意义：磁通量的意义可以用磁感线形象地加以说明．我们知道在同一磁场的图示中，磁感线越密的地方，也就是穿过单位面积的磁感线条数越多的地方，磁感应强度B越大．因此，BS越大，穿过这个面的磁感线条数就越多，磁通量就越大．B与S平面不垂直的状况磁通量通过某一平面的磁通量的大小，可以用通过这个平面的磁感线的条数的多少来形象地说明。在同一磁场中，磁感应强度越大的地方，磁感线越密。因此， B越大，S越大，磁通量就越大，意味着穿过这个面的磁感线条数越多。表示磁场分布状况的物理量。通过磁场中某处的面元dS的磁通量dΦB定义为该处磁感应强度的大小B与dS在垂直于B方向的投影dScosθ的乘积，即dFB=BdScosθ式中θ是面元的法线方向n与磁感应强度B的夹角。磁通量是标量，θ＜90°为正值，θ＞90°为负值。通过任意闭合曲面的磁通量ΦB等于通过构成它的那些面元的磁通量的代数和，即对于闭合曲面，通常取它的外法线矢量〔指向外部空间〕为正。磁场的高斯定理指出，通过任意闭合曲面的磁通量为零，即它说明磁场是无源的，不存在发出或会聚磁力线的源头或尾闾，亦即不存在孤立的磁单极。以上公式中的 B既可以是电流产生的磁场，也可以是变化电场产生的磁场，或两者之和。磁通密度是通过垂直于磁场方向的单位面积的磁通量，它等于该处磁场磁感应强度的大小B。磁通密度准确地描述了磁力线的疏密。通量概念是描述矢量场性质的必要手段，通量密度则描述矢量场的强弱。磁通量和磁通密度，电通量和电通密度都是如此。在国际单位制〔SI〕中，磁通量的单位是韦伯〔Wb。通电导体与磁场方向垂直时，它受力的大小既与导线长度 L成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I和L的乘积IL成正比，公式是F=ILB式中B是磁感应强度。磁通量的定义为掩盖某面积的磁场的积分其中Φ为磁通量,B为磁感应强度,S为面积。高斯磁场定律为：Φ=BS这条方程的体积积分，跟散度定理合用，给出以下的结果：亦即是说，通过任何密闭外表的磁通量肯定为零；自由“磁电荷”是不存在的。比照下,另一条麦克斯韦方程──高斯电场定律为：∫∫E.ds=Q/ε0其中:E为电场强度，ρ为自由电荷的密度〔不包括在物料中被束缚的双极电荷〕，ε0为真空介电常数。留意这指出了电单极的存在，也就是，自由的正或 负电荷。磁通量密度向量的方向定义为从磁南极到磁北极〔磁铁里面〕。在磁铁外，场线会由北到南。假设磁场通过能导电的电线环，而磁通量的转变的话，会引起电动势的生成,并因此会产生电流〔在环中〕。其关系式可由得出：这就是发电机背后的原理。

B=H*μ ⑵μ 磁导率(无单位也叫无量纲)H 磁场强度(伏特每米)H=I*N/l ⑶I 电流强度(安培)N -----线圈匝数(圈T)l 磁路长路(米)电感中反感应电动势与电流以及磁通之间相关关系式：EL=⊿Ф/⊿t*N ⑷EL=⊿i/⊿t*L ⑸⊿Ф 磁通变化量(韦伯)⊿i 电流变化量(安培)⊿t 时间变化量(秒)N -----线圈匝数(圈T)L 电感的电感量(亨)由上面两个公式可以推出下面的公式：⊿Ф/⊿t*N⊿i/⊿t*L变形可得：N=⊿i*L/⊿ФФ=B*S可得下式:N=⊿i*L/(B*S) ⑹且由⑸式直接变形可得：⊿i=EL*⊿t/L ⑺联合⑴⑵⑶⑷同时可以推出如下算式:L=(μ*S)/l*N2 ⑻这说明在磁芯肯定的状况下电感量与匝数的平方成正比(影响电感量的因素)电感中能量与电流的关系：QL=1/2*I2*L ⑼QL 电感中储存的能量(焦耳)I 电感中的电流(安培)L 电感的电感量(亨)比与占空比的关系式：N1/N2=(E1*D)/(E2*(1-D)) ⑽N1--------初级线圈的匝数(圈) E1 初级输入电压(伏特)N2--------次级电感的匝数(圈) E2 次级输出电压(伏特)二．依据上面公式计算变压器参数：高频变压器输入输出要求：输入直流电压： 200---340V输出直流电压： 23.5V输出电流： 2.5A*2输出总功率： 117.5W确定初次级匝数比：=100V正向电流(10A)的肖特基二极管两个，假设初次级匝数比大则功率所承受的反压高匝数比小则功率管反低,这样就有下式：N1/N2=VIN(max)/(VRRM*k/2) ⑾N1-----初级匝数 VIN(max)------最大输入电压 k 安全系数N2-----次级匝数 Vrrm 整流管最大反向耐压0.9N1/N2=340/(100*0.9/2)≌〔全等〕7.6计算功率场效应管的最高反峰电压:Vmax=Vin(max)+(Vo+Vd)/N2/N1⑿Vin(max)-----输入电压最大值 Vo Vd 整流管正向电压Vmax=340+(23.5+0.89)/(1/7.6)由此可计算功率管承受的最大电压:Vmax≌525.36(V)由⑽式变形可得：D=(N1/N2)*E2/(E1+(N1/N2*E2)D=(N1/N2)*(Vo+Vd)/Vin(min)+N1/N2*(Vo+Vd)⒀D=7.6*(23.5+0.89)/200+7.6*(23.5+0.89)由些可计算得到占空比D≌0.481算变压器初级电感量：为计算便利假定变压器初级电流为锯齿波，也就是电流变化量等于电流的峰值,PWM导过程：〔P/η〕/f=1/2*I2*L⒁Pη----能量转换效率fPWM式代入⒁式：〔P/η〕/f1/2*(EL*Ton/L)2*L (Ton)⊿tD/f (D-----PWM将此算式代入⒂式变形可得：L=E2*D2*η/(2*f*P) ⒃85%，PWM60KHz.在输入电压最小的电感量为：L=202X0.4812X0.85/2X60000X117.5计算初级电感量为:L1≌558(uH)计算初级峰值电流：由⑺式可得：⊿i=ELX⊿t/L=200X(0.481/60000)/(558X10-6)计算初级电流的峰值为:Ipp≌2.87(A)初级平均电流为：I1=Ipp/2/(1/D)=0.690235(A)计算初级线圈和次级线圈的匝数：磁芯选择为EE-42(1.76mm225000.25特斯拉,这样由⑹式可得初级电感的匝数为:N1=⊿iXL/(BXS)=2.87X(0.558X10-3)/0.25X(1.76X10-4)计算初级电感匝数:N1≌36(匝)同时可计算次级匝数：N25计算次级线圈的峰值电流：上全部释放可以有下式：由⑻⑼式可以得到：Ipp2=N1/N2*Ipp Ipp2=7.6*2.87由此可计算次级峰值电流为：Ipp2=21.812(A)I2=Ipp2/2/(1/(1-D))=5.7(A)6.计算鼓励绕组(也叫关心绕组)的匝数：23.5V12V，所以为次级电压的一半由此可计算鼓励绕组匝数为:N3≌N2/2≌3(匝)由此可计算鼓励绕组匝数为:N3≌N2/2≌3(匝)鼓励绕组的电流取:I3=0.1(A)推挽全桥双向直流变换器的争论引言随着环境污染的日益严峻和能源的开发，双向直流变换器得到了越来越广泛的应用，像直流不停电电源、高的场合。形。工作原理1DC/DC2副边为全桥电路，该变换器有两种工作模式：〔1〕升压模式：在这种工作模式、作为开关管工作；，，作为同步整流管工作，整L的存在S1、S2的占空比必需大于0.5。〔2〕降压模式：在这种工作模式下S3，S4，S5，S6作为开关管工作，S1、S2作为同步整流管工作，整流方式为全波整流。分析前，作出如下假设：全部开关管、二极管均为抱负器件；全部电感、电容、变压器均为抱负元件；，；升压工作模式在升压工作模式下，原边输入为电流型推挽电路，副边输出为全桥整流电路。S1，S2作为开关管工作，S3，S4，S5，S6作为同步整流管工作。电感电流工作于连续模式。1推挽全桥双向DC/DCDC/DC以一个开关周期T降压工作模式S6作为开关管工作，S1，S2以一个开关周期T

S3，S4，S5，由此可见，当与〔，〕；与〔，〕互补工作时，输入输出电压关系是一样的，变换器具有很好的可逆性。缓冲电路0.5，所以存在共同的导通时间，当这段时间完毕关断其中一个开关管时，会引起很大的，形成较大的电压峰的问题。基于以上问题就需要承受适宜的缓冲电路来缓解电压尖峰问题。缓冲电路分析与选择设计参数，例如RCDLCDLCDRCD3RCDDCDS上升。当开关管开通时，CRCRCRC，C〔3〕公式中为开关管最小导通时间。带DC/DCRCDDS了缓冲电路后电压尖峰降低为平台的两倍。缓冲效果还是比较好的。4开关管的DS电路主要参数设计高频变压器设计：6以看出加了RCD缓冲电路的推挽全桥双向DC/DC变换器推挽侧开关管在关断实现了电流的双向流淌，与理论分析全都。6 结语DC/DC缓解。0.2．整流输出推挽式变压器开关电源仅需要很小的滤波电感和电容，其输出电压纹波就可以到达格外小。1-301-27D1D2、流过负载电阻的电流。1-271-30N31、N32压，Io1-301-31又比桥式整流输出的开关变压器多一组次级线圈。因此，图1-301-31流整流二极管本钱高，而且损耗功率也比较大。1-301-31波整流输出推挽式变压器开关电源的工作原理。1-301-311-301-31UoUpUpanUi，即：桥式整流输出推挽式变压器开关电源UonUi，nN3N1N2比。因此，推挽式变压器开关电源的输出电压uo，主要还是由〔1-131〕式来打算。即：推挽式变压器开关电源的输出电压uo〔K1K2〕，约等于开关N3UpUp-的半波平均值UpaUpa-：uo=Upa=nUiK1接通期间〔1-134〕uo=Upa-=－nUi——K2接通期间〔1-135〕上式中，uonN3N1N2N1N21-32K1K2D0.5电流波形。1-32-a〕和图1-32-b〕分别表示掌握开关K1N1u1N1i1波形；图1-32-c〕和图1-32-d〕分别表示掌握开关K2N2u2N2i21-32-e〕1-32-f〕K1K2N3uoN31-32-f〕中，虚线箭头表示反激式输出电流是由最大值开头，然后渐渐减小最大值；因此，两者同时作用的结果，正好输出一个矩形波。1-32-e〕uoUiN1N2N3式输出电压N1N2[uo]不会再使波形产生反冲，是由于储能滤波电容会把反冲电压吸取掉，使其成为充电流。UpaLC路，才能从整流输出的脉动直流电压中提取平均值输出。1-331-33LCLC1-2LCLC《1-2-2．串联式开关电源输出电压滤波电路》章节。1-33DX〔XX单激式开关电源，具有输出功率大、电压纹波小、电压输出特性好等优点。形。1-34-a〕K1N11-34-b〕K2N21-34-c〕K1K2N3uo1-34-d〕表示开关变压器次N31-34-c〕中，Up、UpN3N3〔半波平均值负最大值〔半波平均值〕。这里还需再次说明，实际上反激输出电压[Up]和[Up-]的脉冲幅度都很高，只不[Up][Up-UpUp-的幅度，Up、Up-将要被滤波电容两端的电压限幅，或通过变压器两个初级线圈的互感作用被输入电源电压限幅。1-34-d〕K1N3K2N3Ua1-34-d〕可以看出，仅用储能电容对整流输出电压进展滤波，是很难从脉压的平均值。电感、电容参数的计算1-8-1-3．推挽式变压器开关电源储能滤波电感、电容参数的计算1-331-21-331-34uoLCuciL1-35，以便用来计算推挽式变压器开关电源储能滤波电感、电容的参数。N3K2N3输出电压经整流后的波形。Up〔正激输出电压〕，Up-表示整流输出最低电压〔反激输出电压〕，Ua1-35-b〕是滤波电容器两端电压的波形图，或滤波电路输出电压的波形图。Uo表示输出电压，或滤波电容器两端电压的平均值；ΔUc表示电容充电电压增量，2ΔUc1-8-1-3-1．推挽式变压器开关电源储能滤波电感参数的计算1-33K1UiK1N1K1TonN3Up〔半波平均值〕的正激电压uo，然后加到储能滤波LCLeLeL=Ldi/dt=Up–Uo——K1接通期间〔1-136〕UiUo：Uouc的平均值。Uo对〔1-136〕式进展积分得：i〔0〕为初始电流〔t0L〕，K1i〔0〕=Ix。KTonToffLiL〔1-139〕和〔1-140〕式就是计算推挽式变压器开关电源输出电压的表达式。电压，UpN3Up-N3nN3N1N2，〔1-138〕式可以写为：由〔1-75〕K1、K20.5，UpaUpa-UpUp-根本相等。0K1、K20.5UoUp，因此，可以不需要储能电感滤波。K1、K2输出，所以在同样输出电压〔平均值〕K1、K2X0.25。Up3Up-。把上面条件代入〔1-142〕式，可求得：电感和滤波输出电压的表达式〔D0.25〕Uo电源输出电压，Ui，T期，F，nN3N1N2、〔1-145〕式的计算结果，只给出了计算推挽L1电容参数的计算1-8-1-3-2．推挽式变压器开关电源储能滤波电容参数的计算1-35D0.25IoIxΔQ〔1-148〕式和〔1-149〕式，就是计算输出电压可调的推挽式变压器开关电源储能滤波电容的公式〔D=0.25〕。式中：Io，TK1K2，ΔUP-PΔUP-PΔUP-P2ΔUc。CD0.251由〔1-148〕式和〔1-149〕式可见，输出电压可调的推挽式变压器开关电源的常数可以减小。下一局部我们谈谈推挽式开关电源变压器参数的计算。算0.4．推挽式开关电源变压器参数的计算输出，等工作模式，各种工作模式对变压器的参数要求会有不同的要求。1-8-1-4-1．推挽式开关电源变压器初级线圈匝数的计算由于推挽式变压器的铁心分别被流过变压器初级线圈N1绕组和N2化到正的最大值+Bm，XX大大的削减，使变压器的铁心体积以及变压器的总体积都可以相对减小。推挽式开关电源变压器的计算方法与前面正激式或反激式开关电源变压器的计XBX-Bm+Bm。1-6-3．正激式变压器开关电源电路参数计算”中的“2.1变压器初级线圈匝数的计算”章节中的内容。〔1-95〕式：N1匝数的公式。式中，N1N1N2S压器铁心的导磁面积〔单位：平方厘米〔N1=Ton〔单位：秒〕；FCGS。1-8-1-4-2．推挽式开关电源变压器初、次级线圈匝数比的计算A〕沟通输出推挽式开关电源变压器初、次级线圈匝数比的计算DC/ACAC/AC需要调整，因此电路相比照较简洁，工作效率很高。0.5的波形系数〔有效值与半波平均值之比〕1，因此，方波的有效值UoUpa相等，并且方波的幅值UpUpa得推挽式开关电源变压器初、次级线圈匝数比。uo，主要由开关电源变压器其中一式就可以出推挽式变压器开关电源的输出电压的半波平均值。由此求得逆变式推挽开关电源变压器初、次级线圈匝数比：n=N3/N1=Uo/Ui=Upa/Ui——变压比，D0.5时〔1-152〕式就是计算逆变式推挽开关电源变压器初、次级线圈匝数比