ZVS移相全桥

ZVS 移相全桥电路设计

一、主电路结构

图1 主电路结构图

二、参数要求

(350-400)in V VD C

=、48/20out V V A =

三、变压器设计 （1）输出功率o P

o =U =960()o o P I W

（2）AP 值

设定开关频率60s f kH Z =。取电流密度2624=410J A mm A m =⨯；选定magnetics 公司R 材质的Ferrite Cores ，max B =0.14T ，则在效率=90%η、窗口系数

=0.25w k 的情况下有

4

6

3

22960

=12.698(c )

20.1441060100.900.25

o

s w

P AP m B J f k η⨯==∆⋅⋅⋅⋅⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯

查magnetics 公司磁芯参数表，取接近此值的磁芯，选定为：EC70，其主要参数为：

4

13.4()e b W aAc A A cm == 2

=279()e A m m 2

m in 211()

b A m m =

144()

e l m m = 44131000l A m H T =

（3）确定匝比n 与初级总匝数p N

采用前级推挽+后级全波整流结构，输入电压与输出电压的关系如下

dc 22)

1s

on o p N t V V N T

⎡⎤=--⎢⎥⎢⎥⎣⎦（

输入电压范围在350V-400V ，当(m i n )

-1=348p d c

V V V

=，有最大占空比max D 时，输出

电压达到最大48o V V =。取最大占空比m ax 0.45D =，则n=6.4。

根据法拉第定律可以确定初级匝数p N

p (m in)-6

3

(2)0.45

3480.45

=

=

=33.4320.14279106010

on dc p e

e s

V t V N BA A Bf -⨯=

∆∆⨯⨯⨯⨯⨯ 取（匝）

（4）确定次级总匝数s N

s1234==

==5.3 66.4

p s N N N n 取（匝）

故在350V-400V 输入时，匝数比n=6、max 0.42D =、m in 0.37D =。 （5）初级绕组峰值电流pft I 与有效值p(rm s)I 的计算及线径的选择

输入功率等于d c V 与平均电流（0.8pft I ）的乘积，假设效率为90%，即o 0.90in P P =，输入电压为最小值(m in)dc V 时，每半个周期晶体管的导通时间为0.84T/2，即占空比为0.84，则

(m in)1.110.8in o dc pft

P P V I ==

即

o (m in)

960=1.39

1.39 3.83()348

pft dc P I A V =⨯

=

初级绕组每周期仅流过一个幅值为pft I 的脉冲平顶波，其占空比为D=0.84，因此其有效值为

rms pft

I I =即

p(rms) 3.51()I I A ==

初级绕组导线裸线截面积

()

2

x 3.51=0.8776(mm )4

p rms p I A J

=

=

查AWG 导线规格表得，与此裸线截面积相近的AWG 线号为#17。其参数如下：

2

0.5667()

XP A m m =，

163cm

μΩ

= 1.15p m m

Φ。

（6）次级绕组峰值电流s ft I 与有效值s(rm s)I 的计算及线径的选择

s ft o I I ≈，次级半绕组的电流有效值为

s(rm s)13.27()o I I A ==

次级绕组导线裸线截面积

()

2

xs 13.27=3.3166(mm )4

s rms I A J

=

=

查AWG 导线规格表得，与此裸线截面积相近的AWG 线号为#12。其参数如下：

2

3.332()xs A m m =，

531cm

μΩ

= s 2.05m m

Φ。

（7）趋肤效应

已知在70摄氏度时趋肤深度σ

2

=

=12.687m il=0.3222(m m )

σ

1.15p m m σ

Φ>、 2.05s m m σΦ>，需要取多股绞线。

四、输出滤波电感L 和电容C 的设计 （1）滤波电感L

定义电感纹波电流I ∆

(1)2

L L

o

t D T I rI V V L

L

-∆===

'

12

T T

=

取r=0.3。则6I A ∆=， 当输入电压最大时，占空比有最小值m in 0.37D =。

所以

'

(1)48(10.37)16.672

42()6

o V D T

L H I

μμ--=

=

=∆

（2）滤波电容C

仿真时，若不考虑ESR ，定义输出电容纹波a c I 、1%o u V ∆=

6ac o I rI A I

===∆

又'

18

Q C U IT

∆=∆=

∆