半橋變換器磁元件設(shè)計(jì)(1H)

南京航空航天大學(xué)Jieminzh@周潔敏2012年11月9日北京“開(kāi)關(guān)電源中的磁元件設(shè)計(jì)”專題2

開(kāi)關(guān)電源中常見(jiàn)的磁性材料專題3

變壓器中的分布參數(shù)及線圈專題1

開(kāi)關(guān)電源中磁性材料的基本參數(shù)專題4

變壓器損耗及熱設(shè)計(jì)專題5

磁元件設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題專題6

正激變換器變壓器設(shè)計(jì)專題7半橋變換器設(shè)計(jì)專題8

直流濾波電感設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題專題12

磁粉芯直流濾波電感設(shè)計(jì)專題13

平面磁元件簡(jiǎn)介專題10

反激變壓器電感設(shè)計(jì)（連續(xù)）專題15

開(kāi)關(guān)電源熱設(shè)計(jì)專題14

磁集成技術(shù)簡(jiǎn)介專題11

反激變壓器電感設(shè)計(jì)（斷續(xù)）專題9

帶氣隙的鐵氧體電感設(shè)計(jì)7.1半橋變換器對(duì)磁芯的要求7.2半橋變換器拓?fù)漭敵龉β使降耐茖?dǎo)7.3半橋變換器變壓器設(shè)計(jì)舉例7.1

半橋變換器對(duì)磁芯的要求基本半橋變換器優(yōu)點(diǎn)是晶體管雙端承受的電壓應(yīng)力是輸入電壓。K接通適用120V輸入的歐洲市場(chǎng)，交流正半周對(duì)電容C1充電，充電路徑如圖紅色線所示。交流負(fù)半周對(duì)電容C2充電，充電路徑如圖藍(lán)色線所示。電容上的電壓為168VK斷開(kāi)適用220V輸入的中國(guó)市場(chǎng)整流輸出電壓電容橋臂中點(diǎn)電壓優(yōu)點(diǎn)晶體管電壓應(yīng)力低磁芯工作在磁化特性曲線的1,3象限，半橋變換器的磁感應(yīng)增量取峰值磁密期望值的兩倍。最大導(dǎo)通時(shí)間的確定為了防止上下兩管共同導(dǎo)通，每個(gè)管子的導(dǎo)通時(shí)間必須限制在半周期的80%以內(nèi)，所以每個(gè)管子的最低輸入電壓時(shí)的最大導(dǎo)通時(shí)間為輸入電壓、初級(jí)電流、輸出功率之間的關(guān)系設(shè)效率為80%當(dāng)輸入電壓為最小值時(shí)，輸入功率為初級(jí)電流脈沖等效為平滑電流波形的峰值變換器拓?fù)漭敵龉β使酵茖?dǎo)半橋變換器磁芯要求，即磁芯的Ⅲ類工作狀態(tài)。雙向磁化—推挽、半橋和全橋、變換器磁芯要求.Ⅲ類工作狀態(tài)（a）電路圖（b）初級(jí)繞組電流波形半橋變換器原理及波形圖設(shè)初級(jí)繞組電流有效值初級(jí)繞組電流平均值（半周期）窗口利用率原邊繞組所占窗口是總窗口Aw的一半原邊繞組一匝導(dǎo)線所占面積A11輸出功率為原邊繞組電流有效值變壓器初級(jí)繞組上的電壓是輸入電壓的一半ΔB=2Bmax，Dmax=0.8取電流密度長(zhǎng)度單位；cm【例題1】采用半橋拓?fù)潆娐?，工作頻率為200kHz，要求輸出功率為500W，磁芯材料選擇鐵氧體3C92，效率為85%，工作溫度小于100°C，請(qǐng)選擇磁芯牌號(hào)?！窘狻咳鐖D所示是菲利普公司3C92磁芯的磁化特性曲線，選擇最大磁密為250mT，計(jì)算AP值，即半橋變換器變壓器設(shè)計(jì)舉例磁芯牌號(hào)為3C92，選擇型號(hào)為ETD29磁芯如果選擇EC35磁芯完畢電壓型任何雙向磁化的磁芯，磁通偏移問(wèn)題最為嚴(yán)重磁通密度不能跟隨磁場(chǎng)強(qiáng)度下降到零；即：勵(lì)磁電流或磁場(chǎng)強(qiáng)度從最大值下降到零，但磁通密度卻不下降到零，而是停留在被稱為“剩磁”的剩余磁通密度位置上。（3）磁化電流增加，表示激磁電感能量增加，通常采用緩沖和箝位吸收激磁能量，使電路損耗增加。（1）在磁芯的磁路中串聯(lián)一個(gè)小氣隙，這將使磁化電流增加，且非常有利于避免飽和。（2）電路中的電阻壓降可以抵消驅(qū)動(dòng)波形中不對(duì)稱。解決磁通偏移的方法討論（4）解決磁芯不對(duì)稱問(wèn)題，比較好的方法采用電流型控制模式，使之自動(dòng)平衡，但又出現(xiàn)了新的問(wèn)題，由于交替開(kāi)關(guān)期間產(chǎn)生了安秒不等，使兩橋臂的分壓電容上的電壓向正或負(fù)母線偏移。這將導(dǎo)致更為嚴(yán)重的偏移。最簡(jiǎn)單解決偏磁問(wèn)題的方法是在變壓器初級(jí)繞組中串聯(lián)一個(gè)電容。利用電容隔離激勵(lì)波形中的直流分量。這種變換器稱為不對(duì)稱半橋變換器,有關(guān)不對(duì)稱半橋需要專門時(shí)間講