48V-30A移相全桥ZVS-DC-DC-变换器的设计

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17.1uH

10

470uF

Q3FQA10N80C

Q4 Q1

Q2

FQA10N80C

DSEl2x61-06C

330-400V

53.7m H

DSEl2x61-06C

FQA10N80C

FQA10N80C

控制及驱动电路原理图:

PC817

VIN RAMP CLK SOFTS FREQSET DSET A-B DSET C-D

UC3875

VREF CS+

VC

OUTC

OUTB

OUTA OUTD

COMP

EA- EA+

SLOPE

PGND

GND

C205

C206

RT U out

CS+

R206

R202

R203

R205

Rs

R204

R201

C201

C203

C204RTD1RTD2

C202CR Css CTD1CTD2

CT VIN

T1

T2

Rg

Rg Rg Rg

D202

D207

D204

D208

D201

D205

D206

D203

VC

VC

G G S G G

S

电路各参数计算:

一:高频变压器设计:

(1).选择铁氧体材料的磁芯,设η=90%,其工作磁场强度取B m =0.12T ,电流密度取J =350 cm A 2

/,

k

=0.4。

视在功率P T (全波结构时): )21

(0+=η

P P T 。

k

J B f P AP

S

T 0

m 4

410

⨯=

代人参数得:AP =5.4 cm 4

考虑到磁芯的温升及工作频率,取EE 型磁芯65x32x27(mm),则AP=30.7625(cm 4

),Ae=535(mm 2

),Aw=575(mm 2

)。具体参数如下表:

(2).为了防止共同导通,取占空比D m ax =O.4,初级绕组匝数:

N

1

==

A B f D U e

S ∆m

max 1

=A

B f D

U e

S m

max 1

2

其中:B ∆m 为磁通密度增量,B m 为工作磁通密度,B ∆m 应取一、三象限磁通密度的总增量,故

B

B 2m m

=∆ ;A e 为磁芯有效面积(m2);

f

S

为功率开关的工作频率(Hz)。

带入参数得:N 1=12.8 故取N 1=13匝。 那么初级绕组最大电流:

η

U

P

I

min

in 0

pmax

==4.85(A )

初级绕组裸线面积:

J

I A xp pmax

=

=1.39 (cm )

(3).次级绕组匝数:

A

B f U N e

S

S m

24=

=2.3 故取N S

=3匝。从而带中心抽头的次级绕组的匝数2 N S =6匝,

那么变压器的变比为k =13:3。

一般要求输出滤波电感电流的最大脉动量I S是最大输出电流的10%,即在输出满载电流10%条件下,输出电感电流应连续。因此:I S=30+0.1⨯30=33(A)。

由于次级绕组带中心抽头,故次级绕组电流有效值为:0.707*33=23.3(A)

那么次级绕组裸线面积:

J

I

A xs S

==6.67

(mm)

(4).考虑到趋附效应的影响,选用的导线为多股漆包线并绕,f S=100kHZ时趋附深度:∆=0.21(mm),因此绕组应选用线径小于0.42(mm)的铜导线。原边采用由6股线径为0.32(mm)的漆包线胶合而成的多股线2根并绕13匝,副边采用由6股线径为0.32 (mm)的漆包线胶合而成的多股线10根并绕3匝,原副边采用分层交叉绕法。漆包线参数如下:

SWG铜线

(线号)

漆包线直径

(毫米)

铜芯直径

(毫米)

直流电阻(欧

/千米)

漆包线重量

(公斤/千

米)

每厘米可绕

圈数

31 0.32 0.295 265 0.619 30.6

(5).核算窗口面积时,取填充系数O.2,则需要磁芯的窗口面积为:

()()

2.0

2

32.0

3

10

6

2

2

32.0

13

2

62

2

/

/⨯

+

=

⨯π

π

A cw=350(mm2)

符合设计要求。

二.主功率开关管确定

初级绕组最大电流为4.85(A)。电流取2倍的余量时9.7(A)。功率开关管耐压值不应低于电路中漏源间最高估算电压的2倍。直流电压在330--400(V)之间,需要选择耐压值为660—800(V)的MOSFET;故选取Fairchild 公司的QA10N80C开关管,其漏电流为10(A),漏源电压为800(V)。

三.谐振电感值的确定:

(1).由公式:

I

C

U

L r

2

in

2

in

2

3

8

U

V

C

C

in

DS

OSS

in=

整理可得:

U

V

I

C

U

L r

in

DS

2

OSS

2

2

in

3

8

其中:C OSS为MOSFET的输出结电容(pF);V DS为C OSS的端电压(V)。QA10N80C开关管具体参数如下:

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