全桥驱动全桥整流变换器的高频变压器设计2

全桥驱动全桥整流变换器的高频变压器设计

1、根据电路形式、输出电压电流、变压器效率计算变压器的传送功率。

2、确定工作磁感应强度、电流密度系数、窗口占空系数(利用率)、工作频率、波形因数。

3、计算功率面积乘积并据此选择磁芯，根据所选磁芯参数计算电流密度。

4、根据伏秒积计算原边绕组匝数；根据电压比计算副边绕组匝数。

5、根据功率和波形因数计算各绕组电流幅值。

1、变压器传送功率计算

o o o P I U =⨯

o I P P η

=

11t o I o P P P P η⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭

=+=+

2、功率面积乘积计算

对于全桥驱动，变压器的2m B B ∆=。其中，0.15~0.25m B =，电流密度系数400J K =，窗口占空系数0.2~0.4Ko =，工作频率

20Z f KH =

，波形因数f K =。

1.16

411104o p J c m P A K A B f

η⎛⎫⎛⎫

⎪ ⎪ ⎪ ⎪

⎝⎭

⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝

⎭

+⨯=⨯⨯⨯⨯

3、选择磁芯，计算电流密度

0.14()J p J K A -=⨯

4、原边和副边绕组匝数：

124p on p m c m c U t U D

N B A B A f

⨯⨯==⨯⨯⨯

21s p

U N N U =

5、原边和副边绕组电流幅值： 副边绕组电流幅值：2o I I D

=

o s s s s o o o s

o s o

s P U I U I D U I U U I I D

I I D

==⨯⨯=⨯=∴=⨯∴= 原边绕组电流幅值：o

p p P I U D

η=⨯⨯

全桥变换器输出电压与输入电压关系推导

伏秒积产生磁通链：

t t p p p c p p s s s c s s

U N B A L I U N B A L I ⨯∆=∆Φ=⨯∆⨯=⨯∆⨯∆=∆Φ=⨯∆⨯=⨯∆ 原边能量：()2

2

211222p on p on p p p p p U t U t L i L L L ⎛⎫

⎪ ⎪⎝⎭⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=

副边能量：()22

2

11222s on s on s s s s s U t U t L i L L L ⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭

⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=

两边相等：()(

)22

22p on s on s s p p

p

s

U t U t U N U N L L ⨯⨯=

⇒==

结论：正激变换器输出与输入的电压比等于副边与原边的匝数比

全桥驱动全桥整流变换器的高频变压器A P 公式推导

伏秒积产生磁通链：

222p on p p p m c T D U t U D U N B A f

⨯=⨯⨯=⨯=⨯⨯

得原边匝数和副边匝数：

4p p m c U D

N B A f

⨯=

⨯⨯

由于

p s p s

U U N N =，故： 4s s m c U D N B A f

⨯=

⨯⨯

窗口中包含的总电流为：

(

)441(1)44p s p p s s

t w w p s m c m c o p p s s m c m c m c I I U D I U D I I A K N N J J J J

B A f B A f P U I U I D J B A f J B A f

η⨯⨯⨯⨯=⨯=+=+⨯⨯⨯⨯++⨯===

⨯⨯⨯⨯⨯⨯

得功率面积乘积计算式：

1(1)4o p w c m P A A A J Kw B f

η

+=⨯=

⨯⨯⨯

考虑电流密度计算式：()x J p J

K A =⨯，x 为结构系数。

代入上式得全桥驱动的高频变压器功率面积乘积计算式为：

1

11(1)

4x

p w c J w m Po A A A K K B f

η⎛⎫ ⎪ ⎪

⎪ ⎪ ⎪⎝

⎭

++=

⨯=⨯⨯⨯