移相全桥参数

● 输入电压mod in V -：270VDC ±20%● 输出电压o V ：60V● 输出电流mod o I -：25A4.1.2 变压器的设计1)原副边匝比为了降低输出整流二极管的反向电压，降低原边开关管的电流应力，提高高频变压器的利用率，高频变压器原副边匝比应尽可能大一些。

为了在输入电压围能够输出所要求的电压，变压器的匝比应按输入电压最低时来选择。

设副边最大占空比为0.425，此时副边电压为sec min V ：sec min max 73.1762o D Lfe V V V V D ++==(V) (4.1)其中，o V 为变换器的输出电压， 1.2D V V =为副边整流二极管的导通压降，1Lf V V =为输出滤波电感寄生电阻在变换器额定输出时的直流压降，max e D 为变压器副边的最大占空比。

变压器的原副边匝比为：mod min secmin 270(120%) 2.95273.176in V K V -⨯-=== 2)选磁芯初选新康达锰锌软磁铁氧体铁芯EE42A ，其2235e A mm =。

3)确定原副边匝数匝数的确定可以先确定原边，也可先确定副边，但由于原边的电压是变化的，可根据输出是固定的来先确定副边匝数N s ，由电磁感应定律有： 4o s s m e V N f B A = (4.2)将60o V V =，310010s f Hz =⨯，0.15m B T =，2235e A mm =代入上式有：3660 4.25534100100.1523510s N -==⨯⨯⨯⨯⨯ 取4s N =匝，又由11.75p s N K N =⨯=，取12p N =匝，N p 为变压器原边匝数。

4)导线的选取导线应根据导线的集肤效应的影响来选取导线的线径，即根据穿透深度的大小来选取线径，导线线径应小于两倍的穿透深度∆，穿透深度根据下面的公式计算：∆=(4.3)式中ω为交变角频率，0r μμμ=为导线的磁导率，γ为导线的电导率(此处2s f ωπ=，1r μ=，70410/H m μπ-=⨯，65810/m γ=⨯Ω⋅)，经过计算，可得0.1975∆=mm ，导线直径d 应小于2∆，所以应选厚度小于0.375mm 的铜皮，选取电流密度为23.5/J A mm =，变压器原边的导电面积：32modmin 1.510 2.3343.5270(120%)85%op in P S mm JV η-⨯===⨯⨯-⨯ 所以原边选用一层20.1520mm ⨯的铜皮绕制。

此处mod min in V -为模块输入电压的最小值。

同理，变压器副边绕组的导电面积为25.05s S mm ===，实际选用20.2520mm ⨯的铜皮一层绕制。

5)窗口面积核算变压器的原副边都采用铜皮绕制，所以只需核算一下磁芯的窗口宽度即可。

窗口中铜皮的厚度为原副边的铜皮厚度之和：120.150.2542 3.8⨯+⨯⨯=mm ，小于42EE A 的窗口长度8.75mm ，所选磁芯完全适合。

4.1.3 输出滤波电感的设计1. 电感值的选取滤波电感的经验设计是使电感电流的脉动为额定输出电流的20%，也就是说要使电感电流为额定输出的10%时电感电流是临界连续的，因为每个模块的额定输出为25A ，所以应设定电感电流输出2.5A 时电感电流是临界连续的，那么有：modmax 11/2s f in o o T L I V K V V -⎛⎫⨯∆+= ⎪-⎝⎭ (4.4) modmax 12/o o f s in V V L f I V K -⎛⎫=- ⎪⨯∆⎝⎭ (4.5)若考虑整流管压降D V 和输出滤波电感寄生电阻而引起的直流压降Lf V ，则：mod max (1)2/o o f s in D Lf V V L f I V K V V -=-⨯∆-- (4.6)其中V in -mod max 是模块输入电压的最大值。

将60o V V =、310010s f Hz =⨯、3K =、mod max 270(10.2)in V V -=⨯+、 1.2D V V =、1Lf V V =、5I A ∆=代入上式，可计算得f L 26uH =。

2. 滤波电感的设计滤波电感的设计步骤：1) 根据功率容量和工作状态，选用EE42磁芯，磁芯的有效导磁面积为A e =182mm 2。

2) 初选气隙d =1.7mm ，根据公式：20eN A L d μ= (4.7)可得绕组匝数N =13.9，取N =14，则实际气隙d =1.72mm 。

3) 核算磁芯最高工作磁密B m 。

根据公式：0m NIB d μ= (4.8)其中mod /227.5o Lf I I i A -=+∆=，可得B m =0.28T 。

EE42的饱和磁密B s =0.39T ，B m <B s 设计符合要求。

4)导线的选取。

滤波电感电流有效值的最大值max -mod /227.5Lf o Lf I I i A =+∆=，取电流密度为4A /mm 2，则需要的导线截面积为2max / 6.875Lf S I J mm ==。

考虑集肤效应，选用0.35⨯0.2mm 2的铜皮单层绕制。

5) 窗口面积核算滤波电感用铜皮绕制，因此只要核算窗口宽度即可。

需要的窗口宽度为0.35⨯14mm=4.9mm ，小于EE42的窗口宽度8.75mm ，该磁芯符合设计需要。

4.1.4 功率器件的选择1) 开关管的选择FB-ISOP 组合变换器的开关管的电压应力ds V 为每个模块的输入电压，是总的输入电压的一半，可得max mod max 270 1.2324ds in V V V -==⨯=，电流应力s I 为每个模块输出电流折射到原边的电流值，可得max mod /8.33s o I I K A -==，考虑裕量，可选用IXYS 公司的IRFP460(500V /20A )。

2) 输出整流二极管的选择变压器副边采用全波整流，因此输出整流二极管承受的电压为两倍的变压器副边电压，二极管的最大电压应力mod max 22270(1+20%)===2163in max d V V V K -⨯⨯。

二极管最大电流应力max d I 19.445A ==，mod max o I -是每个模块输出电流的最大值。

考虑一定的电压电流裕量，选用IXYS 公司的共阴极二极管DSEC60-04AC (400V /2⨯30A )。

4.1.5 谐振电感的设计1 电感值的选取考虑到谐振电感的选用必须满足由于：max max 21loss e D D +< (4.9)max mod min 60 1.2120.864/2700.8/3o D Lfe in V V V D V K -++++===⨯，因此max max 1loss e D D <-=0.136，选择选择最大占空比丢失为0.1loss D =，可以得到谐振电感量为：()mod min mod 6.484in loss r o s V KD L H I f μ--== (4.10)实际选取选择谐振电感为6.5H μ。

根据原理样机的性能要求，选IRF460作为主开关管，在V dc ＝25V 时，其结电容'870oC pF =。

MOSFET 输出电容是非线性的，等效电容值与V ds有'oss o C C =[29]，因此：870265()oss C pF ==(4.11) 滞后管开关时，变压器副边是短路的，实现软开关的能量只有L r 的能量。

因此为了实现软开关，必须满足下式：22mod 1423lag r oss in I L C V -≥ (4.12)由此，可以得到：min 2.815()lag I A == (4.13)此时对应的负载电流为2.81538.445⨯=(A)，是满载电流的33.8％，也就是说，当负载电流大于满载电流的33.8％时，滞后管可以实现软开关。

超前管的驱动信号之间的死区时间设置为t d (lead )=200ns ，在死区时间，将即将开通的超前管的结电容电荷全部抽光所需要的电流为：mod min ()0.358()oss in lead d lead C V i A t -== (4.14)该电流对应于负载电流为0.3583 1.073()A ⨯=，是负载电流的4.3%，也就是说，当负载电流大于满载电流的4.3%，超前管可以实现软开关。

2 谐振电感的设计1) 根据功率容量和工作状态，选用EE33磁芯，磁芯的有效导磁面积为A e =111mm 2。

2) 初选气隙d =0.5mm ，根据公式：20eN A L d μ= (4.15)可得绕组匝数N =4.828，取N =5，则实际气隙d =0.54mm 。

3) 核算磁芯最高工作磁密B m 。

根据公式：0m NIB d μ= (4.16)其中()mod /2/9.167o Lf I I i K A -=+∆=，可得B m =0.1T 。

EE33的饱和磁密B s =0.39T ，B m <B s 设计符合要求。

4) 导线的选取。

谐振电感电流有效值的最大值max 9.167r I I A ==，取电流密度为4A /mm 2，则需要导线的面积为max /r S I J ==2.291mm 2。

这里选用励磁线（每股为φ0.1的漆包线100根绞制）绕制，其导电面积为210.11000.7854S π⨯⨯==mm 2，因此需要的股数为1/S S ＝3。

5) 窗口面积核算取填充系数K u =0.3，则需要磁芯的窗口面积为5⨯3⨯S 1/K u ＝39.25mm 2，小于EE33的窗口面积为63.8mm 2，所选磁芯满足要求。

4.1.6 输出滤波电容和输入电容和选择 根据()o 2128o s D U Q U C LCf -∆∆==，ΔU o =0.1mV 代入，2D =0.85，f s =100kHz ，并将前面所求得的滤波电感值L 代入，可求得C 。