移相全橋參數(shù)

1、移相全橋參數(shù) 輸入電壓 Vin mod : 270VDC i20% 輸出電壓V。: 60V 輸出電流:25A 4.1.2變壓器的設(shè)計(jì) 1) 原副邊匝比 為了降低輸出整流二極管的反向電壓，降低原邊開關(guān)管的電流應(yīng) 力，提高高頻變壓器的利用率，高頻變壓器原副邊匝比應(yīng)盡可能大一些。 為了在輸入電壓范圍內(nèi)能夠輸出所要求的電壓，變壓器的匝比應(yīng)按輸入 電壓最低時(shí)來選擇。設(shè)副邊最大占空比為0.425,此時(shí)副邊電壓為Vsecmin : Vo +VD *VLf八八 Vsecmin齊73.176 (V)(4.1) 2De max 其中，Vo為變換器的輸出電壓，Vd =1.2V為副邊整流二極管的導(dǎo)通壓降， VLf =

2、1V為輸出濾波電感寄生電阻在變換器額定輸出時(shí)的直流壓降， Demax為變壓器副邊的最大占空比。 變壓器的原副邊匝比為： K =Vin-odmin = 270 (1 一2%)=2.952 Vsecmin73.176 2)選磁芯 初選新康達(dá)錳鋅軟磁鐵氧體鐵芯 EE42A，其Ae = 235mm2 3) 確定原副邊匝數(shù) 匝數(shù)的確定可以先確定原邊， 也可先確定副邊，但由于原邊的電壓 是變化的，可根據(jù)輸出是固定的來先確定副邊匝數(shù) Ns,由電磁感應(yīng)定 律有 (4.2) “Vo Ns 4fsBmAe 3 將V。=60v， fs =100 10 Hz，Bm =0.15T，Ae = 235mm2代入上式 有：

3、Ns = 4.2553 60 4 1 00 1 03 0.15 235 1 0“ 取Ns =4匝，又由Np =K Ns =11.75，取Np =12匝，Np為變壓器原邊匝數(shù)。 4) 導(dǎo)線的選取 導(dǎo)線應(yīng)根據(jù)導(dǎo)線的集膚效應(yīng)的影響來選取導(dǎo)線的線徑， 即根據(jù)穿透 深度的大小來選取線徑，導(dǎo)線線徑應(yīng)小于兩倍的穿透深度 厶，穿透深度 根據(jù)下面的公式計(jì)算： 3 式中.為交變角頻率，.一.打?yàn)閷?dǎo)線的磁導(dǎo)率，為導(dǎo)線的電導(dǎo)率(此處 2二 fs， . =1，% =4二 10-H /m，襯=58 106/門 m)，經(jīng)過計(jì)算, 可得厶=0.1975mm,導(dǎo)線直徑d應(yīng)小于2厶，所以應(yīng)選厚度小于0.375mm 的銅皮，選取電

4、流密度為J =3.5A/mm2，變壓器原邊的導(dǎo)電面積： PI.SIU2 Sp2.334mm p JVn 丄odmiJ3.5x 270X (1 - 20%) X 85% 所以原邊選用一層0.15 20mm2的銅皮繞制。此處 乞皿皿山為模塊 1.5 103 輸入電壓的最小值。 同理，變壓器副邊繞組的導(dǎo)電面積為2；于；2二505mm2， 實(shí)際選用0.25 20mm2的銅皮一層繞制。 5) 窗口面積核算 變壓器的原副邊都采用銅皮繞制，所以只需核算一下磁芯的窗口寬 度即可。窗口中銅皮的厚度為原副邊的銅皮厚度之和： 12 0.15 0.25 4 2 =3.8mm，小于 EE42A的窗口長度 &75mm，所

5、選 磁芯完全適合。 4.1.3輸出濾波電感的設(shè)計(jì) 1. 電感值的選取 濾波電感的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)是使電感電流的脈動(dòng)為額定輸出電流的 20% , 也就是說要使電感電流為額定輸出的10%時(shí)電感電流是臨界連續(xù)的，因 為每個(gè)模塊的額定輸出為25A，所以應(yīng)設(shè)定電感電流輸出 2.5A時(shí)電感 電流是臨界連續(xù)的，那么有： 1+ 丄 尹也-modmax / K - VoVo Ts 2 (4.4) Vn -modmax / K / 若考慮整流管壓降Vd和輸出濾波電感寄生電阻而引起的直流壓降 (4.5) VLf，則: Vo Lf _ 2fs1(1Vizodmax/K -Vd -Vl) 其中virmd max是模塊輸入電壓的

6、最大值。將Vo = 60v、 (4.6) fs =100 10 Hz、K =3、Vinodmax =270 (10.2)V、Vd=1.2V、Vlt = 1V、 I =5A代入上式，可計(jì)算得Lf =26uH 。 2. 濾波電感的設(shè)計(jì) 濾波電感的設(shè)計(jì)步驟: 1）根據(jù)功率容量和工作狀態(tài)，選用EE42磁芯，磁芯的有效導(dǎo)磁面 積為 Ae=182mm2。 2）初選氣隙d=1.7mm，根據(jù)公式： .%N2Ae L 二 d 可得繞組匝數(shù) N=13.9,取N=14,則實(shí)際氣隙d=1.72mm。 3）核算磁芯最高工作磁密Bmo根據(jù)公式： %NI Bm0 (4.7) (4.8) d 其中 I “oqod/2 =27

7、.5A，可得 Bm=0.28TEE42 的飽和磁密 Bs=0.39T, BmBs設(shè)計(jì)符合要求。 4）導(dǎo)線的選取。 濾波電感電流有效值的最大值 I Lf max = I o-mod -dLf /2 =27.5A，取電 流密度為4A/mm2，則需要的導(dǎo)線截面積為I Lf max / 6.875mm2。考 慮集膚效應(yīng)，選用0.35 0.2mm2的銅皮單層繞制。 5）窗口面積核算 濾波電感用銅皮繞制，因此只要核算窗口寬度即可。需要的窗口寬 度為0.35 14mm=4.9mm，小于EE42的窗口寬度8.75mm，該磁芯符合 設(shè)計(jì)需要。 4.1.4功率器件的選擇 1）開關(guān)管的選擇 FB-ISOP組合變換器

8、的開關(guān)管的電壓應(yīng)力 Vds為每個(gè)模塊的輸入電 壓，是總的輸入電壓的一半，可得Vdsmax二匕sodmax =270 1.2 = 324V， 電流應(yīng)力Is為每個(gè)模塊輸出電流折射到原邊的電流值，可得 Ismax = I o-mod /K = 8.33A，考慮 裕量，可選用IXYS 公司的 IRFP460（500V/20A）。 2）輸出整流二極管的選擇 變壓器副邊采用全波整流，因此輸出整流二極管承受的電壓為兩倍 的變壓器副邊電壓，二極管的最大電壓應(yīng)力 Vdmax=2Vindmax = 2 2(1+20%)=216V。二極管最大電流應(yīng)力 Id max K3 為。陰甸(1 10%) = 19.445 A

9、，loodmax是每個(gè)模塊輸出電流 的最大值?？紤]一定的電壓電流裕量，選用IXYS公司的共陰極二極管 DSEC60-04AC (400V/2 30A)。 4.1.5諧振電感的設(shè)計(jì) 1電感值的選取 (4.9) 考慮到諧振電感的選用必須滿足由于: D lossmax2 De max1 Vo Vd VLf60 1.2 1 2D emax -0.864，因此 Vodmin/K270 0.8/3 -lossmax ： 1 一-emax = 0.136，選擇選擇最大占空比丟失為D* =0.1，可以 得到諧振電感量為： -6.48 JH (4.10) Vin _mod min KD loss L r _ 4

10、1 o _mod fs 實(shí)際選取選擇諧振電感為 6.5丄H o 根據(jù)原理樣機(jī)的性能要求，選IRF460作為主開關(guān)管，在Vdc= 25V 時(shí)，其結(jié)電容Co =870 pF o MOSFET輸出電容是非線性的，等效電容 值與Vds有Coss = Co - 25/Vds的關(guān)系29，因此： (4.11) (4.12) Coss =870,25/270 =265(pF) 滯后管開關(guān)時(shí)，變壓器副邊是短路的，實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的能量只有 的能量。因此為了實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，必須滿足下式： 1 242 hag Lr - CosHin-mod 2 g 3 8C V 2 ossv in -mod Il i=J3 lag min

11、由此，可以得到： =2.815(A) (4.13) Lr 此時(shí)對(duì)應(yīng)的負(fù)載電流為2.815 3 = 8.445(A)，是滿載電流的33.8%, 也就是說，當(dāng)負(fù)載電流大于滿載電流的33.8%時(shí)，滯后管可以實(shí)現(xiàn)軟開 關(guān)。 超前管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的死區(qū)時(shí)間設(shè)置為td(lead)=200nS,在死區(qū)時(shí) 間內(nèi)，將即將開通的超前管的結(jié)電容電荷全部抽光所需要的電流為： head min (4.14) =CossVis =0.358( a) td(lead) 該電流對(duì)應(yīng)于負(fù)載電流為0.358 3 .073（A），是負(fù)載電流的4.3% , 也就是說，當(dāng)負(fù)載電流大于滿載電流的4.3%，超前管可以實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)。 2諧振電

12、感的設(shè)計(jì) 1）根據(jù)功率容量和工作狀態(tài)，選用EE33磁芯，磁芯的有效導(dǎo)磁面 積為 Ae=111mm2。 2）初選氣隙d=0.5mm，根據(jù)公式: (4.15) %N2Ae 可得繞組匝數(shù) N=4.828，取N=5,則實(shí)際氣隙d=0.54mm。 3）核算磁芯最高工作磁密 Bm。根據(jù)公式： %NI B（4.16） d 其中 I 二 I_mod f/2 /K -9.167A，可得 Bm=0.1T。EE33 的飽和磁密 Bs=0.39T，BmBs設(shè)計(jì)符合要求 4）導(dǎo)線的選取。 諧振電感電流有效值的最大值lrmax = I =9.167A，取電流密度為 4A/mm2，則需要導(dǎo)線的面積為S = lrmax/J =2.291mm2。這里選用勵(lì)磁線 （每股為 0.1的漆包線100根絞制）繞制，其導(dǎo)電面積為 2 兀 X0 12 x 1002 S1 =