最新第17课-半桥式变压器的设计
半桥开关电源变压器设计方案
性能
冰箱
• 为设备提供稳定、可靠
空调
的电源
• 提高设备的能效、环保
性能
• 为设备提供稳定、可靠
的电源
• 提高设备的能效、环保
性能
谢谢观看
THANK YOU FOR WATCHING
CREATE TOGETHER
• 实现设备的自动化、智能化控制
家用电器
• 电视、空调、冰箱等
• 提高设备的能效、环保性能
半桥开关电源变压器的发展趋势
高效率
• 优化磁芯、绕组的设计
• 提高开关管的工作频率
小型化
• 采用高磁导率的磁芯材料
• 优化绕组的排列方式
绿色环保
• 采用无铅、环保的材料
• 提高设备的能效性能
⌛️
02
半桥开关电源变压器的设计原理
常规测试
• 直流输出电压、电流、功率等测试
• 交流输入电压、电流、功率等测试
性能测试
• 效率、损耗、绝缘性能等测试
• 负载、短路、过载等条件下的测试
半桥开关电源变压器的故障诊断与排除
故障诊断
故障排除
• 通过测试数据、现象进行分析
• 对故障部位进行维修、更换
• 判断故障类型、部位
• 进行调试、测试，确保设备正常运行
半桥开关电源变压器的安全设计
绝缘性能
• 采用绝缘材料，保证绕组与磁芯之间的绝缘
• 考虑绕组、磁芯的耐压性能
散热性能
• 采用散热材料，保证设备的正常运行
• 考虑散热、通风设计，提高散热效果
抗震动性能
• 采用抗震动材料，保证设备在振动环境下的稳定运行
• 考虑设备结构、安装方式等因素
半桥电路变压器设计
8A充电器设计实例设计一个功率变压器，用于33.3KHz的半桥电路，AC输入：90—130V 180—260V 输出：28V/8A 14V/0.1A步骤1：选择磁芯材料。
设计中选择LP3(等同PC40)或同等材料的磁芯。
步骤2：选择Bmax值。
新康达公司的LP3材料100℃时饱和磁通密度为3900GS,这里选择800GS.50KHz以下时选1600GS频率越高，该值越小，LP3数据在100KHz时取1000GS,对应的功耗是Pc=90kw/m3(80℃).而在100KHz取2000GS对应的功耗是Pc=480kw/m3(80℃).步骤3：最大工作初级电流。
直流输入电压Vdc为最小值时，开关管导通时间为半周期的80%，输入功率为Vdc与平均电流（0.8I pft）的乘积，假设效率为80%（小于200khz的变换器都能达到此效率）P o=0.8 P in ,则P in=1.25 P o=Vdc0.8 I pftI pft=1.56 P o/ Vdc=1.56*28*8/(90*1.4-20)=3.3A假设脉冲等效为平顶波，其幅值I pft是斜坡中点处的电流值。
初级绕组每半个周期只承担一个平顶波I pft，因此其占空比为（0.8T/2）T=0.4,所以电流有效值为I rms= I pft*D0.5=0.632 I pft=2.08A步骤4：初次级线径的计算电流密度取J=300A/cm2,以保障线圈温升不大于25度，则初级需要的导线面积为S p= I rms/j=2.08/3 mm2=0.69 mm2R p= (S p/∏)0.5=0.47mm线径的选取应该比计算的略大，以上线径是否要调整还要看趋肤深度：原则上线径直径小于2倍的趋肤深度（因为直径大，交流电阻加大）△=66.2/(f0.5) mm 25℃△=70/(f0.5) mm 50℃(估算值)△=75/(f0.5) mm 100℃以△=66.2/(f0.5) mm 25℃计算，△=70/(f0.5)mm=0.38mmm2△=0.76mmd p= 2R p=0.94mm > 2△所以取双线并绕，每根线直径为0.5mm.类似的每个次级半绕组电流有效值为I s1rms= I dc1*D0.5=8*0.632A=5.06AS s1= I s1rms/j=5.06/3 mm2=1.69 mm2R s1= (S s1/∏)0.5=0.73mmD s1= 2R s1=1.46mm > 2△所以取双线并绕，每根线直径为0.7mm.I s2rms= I dc2*D0.5=0.2*0.632A=0.12AS s2= I s2rms/j=0.12/3 mm2=0.04 mm2R s2= (S s2/∏)0.5=0.11mmD s2= 2R s2=0.22mm < 2△取直径为0.3mm.步骤5：计算AP值, 选择磁芯和窗口面积.在计算AP值之前，首先计算视在功率Pt值（只有推挽电路有效）。
半桥LLC变压器的设计
半桥LLC变压器的设计
引言：
设计目标：
设计步骤：
下面是半桥LLC变压器的设计步骤：
1.确定输入电压和输出电压：首先，我们需要确定输入电压和输出电
压的数值。
根据应用需求，我们可以通过电压变换比来计算输出电压。
同时，我们还需要考虑输入电压的范围，以确定输入电压的设定。
2.确定功率需求：根据设计需求，我们可以计算出所需的功率。
功率
是变压器设计中一个非常重要的参数，因为它决定了变压器的大小和能效。
3.制定电路拓扑：在半桥LLC变压器设计中，需要选择适当的电路拓扑。
常见的拓扑选择包括全桥、半桥、LLC，并根据设计需求选择合适的
拓扑。
4.计算变压器参数：根据电路拓扑和设计需求，我们可以计算出变压
器的参数，包括变比、电感值和损耗等。
这些参数对于变压器的设计和性
能至关重要。
5.选择材料：根据设计需求和参数计算结果，选择适当的材料。
材料
的选择包括铁芯材料、线圈绝缘材料和绕组材料等。
6.进行热设计：在高功率变压器的设计中，热管理是至关重要的。
通
过进行热设计，包括散热器、冷却风扇和热导管等，可以确保变压器的稳
定性和长寿命。
7.进行模拟和测试：在设计完成后，进行模拟和测试以验证设计的性能和可靠性。
这可以通过电路仿真软件和实际硬件测试来完成。
总结：
半桥LLC变压器的设计过程包括确定输入电压和输出电压、确定功率需求、制定电路拓扑、计算变压器参数、选择材料、进行热设计和进行模拟和测试等步骤。
通过合理的设计和参数选择，可以设计出高效能的半桥LLC变压器，满足各种电源设计需求。
半桥变换器课程设计
半桥变换器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解半桥变换器的基本工作原理，掌握其电路组成和各部分功能。
2. 学生能掌握半桥变换器的主要技术参数，并了解其适用范围。
3. 学生能运用半桥变换器的相关理论知识，分析实际电路问题。
技能目标：1. 学生能够独立完成半桥变换器电路的搭建和调试。
2. 学生能够运用所学知识，解决半桥变换器在实际应用中遇到的问题。
3. 学生能够通过实验和仿真，验证半桥变换器的工作原理和性能。
情感态度价值观目标：1. 学生在学习过程中，培养对电力电子技术的兴趣和热情，增强对半桥变换器技术发展的关注。
2. 学生能够认识到半桥变换器在电力电子领域的重要作用，增强社会责任感和使命感。
3. 学生通过合作学习和实验探究，培养团队协作精神，提高沟通与表达能力。
课程性质：本课程为电力电子技术课程的一部分，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生为高中二年级学生，已具备一定的电子技术基础，具有较强的动手能力和探究欲望。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，注重启发式教学，引导学生主动参与课堂讨论和实验操作，培养学生的学习兴趣和实际操作能力。
同时，关注学生的个体差异，给予个性化指导，确保课程目标的实现。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 理论教学：- 介绍半桥变换器的基本工作原理，包括电路组成、工作过程和能量转换方式。
- 讲解半桥变换器的主要技术参数，如输入输出电压、频率、效率等，并分析其适用范围。
- 分析半桥变换器在实际应用中的优点和局限性，探讨其发展趋势。
2. 实践教学：- 指导学生搭建半桥变换器电路，进行调试和性能测试。
- 引导学生运用所学理论知识，解决实际电路中遇到的问题。
- 组织学生进行半桥变换器实验，验证其工作原理和性能。
教学大纲安排：第一课时：半桥变换器基本工作原理及电路组成第二课时：半桥变换器技术参数及适用范围第三课时：半桥变换器在实际应用中的优点与局限性第四课时：实践操作——搭建半桥变换器电路第五课时：实践操作——调试半桥变换器电路第六课时：实验与分析——验证半桥变换器工作原理和性能教材章节关联：本教学内容与教材中第四章“电力电子变换器”相关，具体涉及第四章第二节“半桥变换器”。
半桥LLC变压器的设计
1．8．1 半桥LLC 变压器的设计第一步 计算输出电路的交流电阻。
对于谐振正弦电流，在全波桥式电路中，有效值电流为：o rms ac I I 22)(π=考虑到方波的基频分量，有效电压值：o rms ac V E 22)(π=因此，输出交流电阻表示为：L O O RMS ac RMS ac ac R I V I E R 22)()(88ππ=== 第二步 计算半桥LLC 变压器的匝比。
)(*2*)2/()*2/()()2/(d o in d o in V V D V D V V V n +=+= 由于半桥LLC 谐振变换的占空比D 为固定值近似50％，则)(2*2*)2/(d O in d o in V V V V V D V n +=+= 第三步，计算变压器副边阻抗等效到原边的阻抗。
ηπ228n R Z L pri =第四步，LLC 谐振电路的Q 值（品质因素）和k(初级电感量和谐振电感的关系)。
副边二极管导通时，谐振电路的Q 值（品质因数）：pri priOZ Cr Lr Z Z Q == r pL L k = (k 选4，3～7之间可以接受)，k 值选大，会增大频率范围，较小的k 值可以减小频率范围，但是轻载效率较低。
）第五步， 计算半桥LLC 谐振参数Lr,Cr,Lp 。
正常工作时，据经验选择k=4,Q=1。
1===pri priOZ Cr Lr Z Z Q ， 即 22228(ηπn R Z C L L pri r r == （1－142） 设谐振频率为100k ，则 k C L r r 10021=π (1-143)由1－142，1－143联立，即可算出Lr,Cr 的值。
根据4==k L L r p，即可求出Lp 的值。
第六步，计算变压器匝数，原边匝数Np ，副边匝数Ns 。
Ae B T D V Ae B t V N in in P ***)2/(**)2/(∆=∆∆=对于半桥谐振LLC 变换，占空比D 为0.5，则上式可以变成：AeB T V N in P **4*∆= 其中，B ∆为半个周期内磁芯的磁感应强度变化量（B ∆的变化与励磁电流ilm 的变化趋势一致，在半周期内磁感应强度会从－Bmax 变化到＋Bmax ，因此max 2B B=∆），Ae 为磁芯的截面积。
半桥型开关稳压电源设计
半桥型开关稳压电源设计
首先，输入电压范围是设计半桥型开关稳压电源的重要考虑因素之一、根据实际应用需要，需要确定输入电压范围，以确保系统在合适的输入电
压下能正常工作。
通常情况下，设计师会选择一个适合大多数应用的范围，并在设计上做出必要的限制和保护措施。
其次，输出电压稳定性是半桥型开关稳压电源设计中的重要指标之一、输出电压稳定性指的是在不同负载情况下，输出电压能保持在预定的电压
范围内。
为了实现稳定的输出电压，需要在设计中引入反馈控制回路。
通
过对比实际输出电压和参考电压的差异，调整开关器件的开关频率和占空比，从而实现输出电压的稳定。
此外，效率是设计半桥型开关稳压电源需要考虑的重要因素之一、设
计时，需要选择适当的电源变换方案，使得能量的转换效率能尽可能高。
同时，还需要选取合适的开关器件和磁性元件，以降低开关损耗和磁性元
件损耗，提高整体效率。
最后，保护功能是半桥型开关稳压电源设计中不可忽视的一部分。
常
见的保护功能包括过压保护、过流保护和过温保护等。
在设计中，需要选
择合适的保护元件，如电容器、保险丝、热敏电阻等，以实现对电源和负
载的有效保护。
综上所述，设计半桥型开关稳压电源需要考虑输入电压范围、输出电
压稳定性、效率和保护功能等因素。
通过合理的电源变换方案选择、反馈
控制回路设计、选取合适的开关器件和磁性元件以及引入合适的保护功能，可以设计出具有稳定性、高效率和安全可靠的半桥型开关稳压电源。
当然，具体设计的详细细节还需要根据具体应用需求做出相应的调整和优化。
半桥电源驱动变压器设计
• 提高开关频率，减小变压器体积
• 提高变压器的工作效率，降低能耗
集成化技术
• 将变压器与其他电路集成在一起，提高系统性能
• 降低系统成本，提高可靠性
智能控制技术
• 采用数字控制技术，提高变压器的自适应性和可靠
性
• 实现变压器的远程监控和故障诊断
半桥电源驱动变压器的产业发展与市场前景
产业发展趋势
S M A RT C R E AT E
半桥电源驱动变压器设计全面解析
CREATE TOGETHER
01
半桥电源驱动变压器的基本原理与应用场景
半桥电源驱动变压器的结构及工作原理
半桥电源驱动变压器的结构
半桥电源驱动变压器的工作原理
• 由两个线圈、铁芯和输出端组成
• 当电源电压施加到线圈上时，产生磁场
• 材料性能：影响变压器的性能和质量
• 工艺参数：影响变压器的性能和稳定性
• 制造环境：影响变压器的可靠性和寿命
变压器的质量检测与评估方法
变压器的质量检测方法
变压器的质量评估方法
• 电气性能测试：测量输出电压、电流、功率等
• 性能指标评估：评估变压器的转换效率、输出稳定性等
• 磁性能测试：测量磁导率、磁饱和度、磁损耗等
• 具有磁导率和磁阻，能够产生磁场
• 具有磁饱和和磁滞现象，影响性能
• 具有磁损耗，包括磁滞损耗和涡流损耗
磁性材料的分类
• 铁磁材料：如铁、硅钢片等，具有较高的磁导率和磁饱和度
• 非铁磁材料：如钴磁体、钕磁体等，具有较高的磁能积和矫顽力
• 软磁材料：如纳米晶软磁材料等，具有低磁损耗和高磁导率
磁性材料在半桥电源驱动变压器中的应用
• 高性能、高效率、环保型变压器成为主流
半桥式开关电源设计 电力电子技术课设
半桥式开关电源设计电力电子技术课设半桥式开关电源是一种常用的电力电子器件，广泛应用于各种电子设备中。
它具有高效率、稳定性好、体积小等优点，因此在电力电子技术领域中具有重要意义。
本文将介绍半桥式开关电源设计的背景和重要性。
本文档旨在说明设计半桥式开关电源的具体目标和要求。
以下是设计目标的详细说明：设计目标一：高效能通过优化电路拓扑和元件参数，实现高效的能源转换。
目标是在不牺牲电源稳定性的前提下，最大程度地减少能量损耗。
设计目标二：稳定性保证电源输出的稳定性和可靠性，以满足应用领域对电源质量的要求。
应考虑并解决可能存在的振荡、噪音和波动等问题。
设计目标三：自保护在电路发生异常情况（如过载、过温、短路等）时，能够及时自动切断输出，以保护电源和电路的安全性。
设计应考虑采用适当的保护措施，如过流保护、过温保护和过压保护。
设计目标四：成本效益在满足上述要求的前提下，尽量降低设计成本。
可通过选择适当的元件、合理布局和设计简洁的控制电路等方式来实现成本效益。
设计目标应指导整个半桥式开关电源的设计过程，确保设计出满足要求的高效、稳定、可靠且经济的电源系统。
选择元器件选择开关电源中的主要元器件，包括半桥式开关管、电、电感器等。
根据具体需求和性能要求，选择合适的型号和规格。
确定输入电压范围和输出功率，并根据这些数据选择合适的元器件参数。
电路分析进行半桥式开关电源的电路分析，包括开关管工作原理、电流路径等。
分析电路中的电流、电压、功率等参数，计算电路的效率和损耗。
电路优化根据电路分析的结果，进行电路优化。
可以尝试调整元器件参数、改进电路拓扑结构等方法来提高电路的性能。
优化电路的效率、稳定性和功率因数等指标，以满足设计要求并提高整体性能。
仿真验证使用电路仿真软件，如LTspice等，对设计的半桥式开关电源进行仿真验证。
分析仿真结果，验证电路的性能、稳定性和效率等指标是否满足设计要求。
硬件实现根据设计和仿真结果，进行半桥式开关电源的硬件实现。
变压器的设计步骤和计算公式ppt课件
5.5×65
=
=
67.75
127
67.75
340
= 0.533A
= 0.199A
= 2.81A
127
2.3 确定磁芯型号尺寸
按照表1，65W可选用每边约35mm的EE35/35/10材料为PC30磁芯磁芯
Ae=100mm2, Acw=188mm2, W=40.6g,
2.4 计算初级电感最小值Lpri
反馈匝数:+12V => Nsn =
+24V => Nsn =
12+0.7 ×3
5+0.7
24+0.7 ×3
5+0.7
(匝)
= 6.68
取7匝
= 13
取13匝
2.9 检查相应输出端电压误差
% =
+12V
+24V
+5V
% =
% =
% =
(
( ×′ − )
V 01 +V D 1
(匝)
1.9 、检查相应输出端的电压误差
( × ′ − )
% =
× %
式中:δVsn% : 相应输出电压精度%。
Vsn : 相应输出电压值。
Nsn : 计算的相应输出电压匝数。
N’sn : 选取的整数相应输出电压匝数。
如果输出电压不能满足规定的精度，可以将主输出绕组Ns1增加一匝，再计算
×−)
.
( −)
(
×−)
.
× %
× % = . %
半桥型开关稳压电源设计概要
半桥型开关稳压电源设计概要半桥型开关稳压电源（Half-Bridge Switching Regulated Power Supply）是一种常用的稳压电源设计方案。
它通过使用半桥拓扑结构和开关管进行高效的电压变换和稳压功能。
本文将详细介绍半桥型开关稳压电源的设计概要，包括其工作原理、主要组成部分以及设计要点。
希望能给读者提供有价值的信息和指导。
第一部分：工作原理半桥型开关稳压电源的基本工作原理是将输入电压经过整流滤波后，进入半桥拓扑结构中。
在半桥拓扑中，通过控制开关管的开关动作，可以实现对输出电压的调节和稳定。
开关管的开关动作产生高频脉冲信号，在同步整流器的作用下，经过滤波电容产生平滑的直流输出电压。
第二部分：主要组成部分1.输入滤波电路：主要由电源线滤波器和整流桥组成，用于对输入电压进行滤波和整流，减少电源的高频噪声。
2.半桥拓扑结构：由两个开关管和两个反极性二极管组成，其中一个开关管控制正极性瞬时输出，另一个开关管控制负极性瞬时输出。
通过控制两个开关管的开关动作，可以实现对输出电压的调节和稳定。
3.控制电路：主要由斩波器、驱动电路和反馈电路组成。
斩波器负责对两个开关管的触发信号进行脉冲宽度调制，驱动电路负责将斩波器生成的信号转化为开关管的驱动信号，反馈电路负责对输出电压进行反馈调节，保持输出电压的稳定性。
4.输出滤波电路：由电感和滤波电容组成，用于平滑输出电压，减少输出电压的纹波。
第三部分：设计要点设计半桥型开关稳压电源时需要注意以下要点：1.输入电压范围：根据实际需求选择适当的输入电压范围。
通常可以选择宽电压范围的开关电源模块，也可以通过选用不同的电源变压器进行调节。
2.输出电压和电流：根据实际需求确定输出电压和电流的大小。
可以通过选择不同的电感和电容参数进行调节。
3.开关管和反极性二极管：选择低导通压降和低反向恢复时间的开关管和反极性二极管，以提高电源的效率和稳定性。
4.控制电路设计：合理设计斩波器、驱动电路和反馈电路，确保开关管和反极性二极管的工作正常，以及输出电压的稳定性。
半桥式开关电源设计.
半桥式开关电源设计摘要随着电子技术的高速发展,电子系统的应用领域越来越广,电子设备的种类也越来越多,电子设备与我们的工作、生活的关系日益密切。
近年来,随着功率电子器件(如IGBT、MOSFET)、PWM技术以及电源理论的快速发展,新一代的电源电路开始逐步取代传统的电源电路。
该电源电路具有体积小，控制灵活方便，输出特性好、纹波小、负载调整率高等显著优点。
由于开关电源中的功率调整管工作在开关状态，具有功耗小、效率高、稳压范围宽、温升低、体积小等突出优点，因此在通信设备、数控装置、仪器仪表、视频音响、家用电器等电子电路中得到广泛应用。
开关电源的高频变换电路形式很多, 常用的变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激式和单端反激式等形式。
本论文采用双端驱动集成电路——TL494输的PWM脉冲控制器设计音响设备供电电源，利用BJT管作为开关管，可以提高电源变压器的工作效率，有利于抑制脉冲干扰，同时还可以减小电源变压器的体积。
关键词：TL494，PWM，半桥式电路，开关电源Design of Half Bridge Switching Power SupplyABSTRACTWith the rapid development of electronic technology, electronic systems, more and more extensive applications, the types of electronic equipment, more and more electronic equipment and people work and live closer and closer. In recent years, with the power electronic devices (such as IGBT, MOSFET), PWM switching power supply technology and development of the theory, a new generation of power began to gradually replace the traditional power supply circuits. The circuit is small, flexible to control the output characteristics of a good, ripple, load adjustment rate and so on.Switching power supply in the power adjustment control work in the off state, with low power consumption, high efficiency, wide voltage range, low temperature rise, and other outstanding advantages of small size, the communication equipment, CNC equipment, Instrumentation, video audio, home appliances so widely used in electronic circuits. High frequency converter switching power supply so many forms of commonly used with push-pull converter, full bridge, half bridge, single-ended forward and the form of single-ended flyback. In this thesis, two-side driver IC - TL494 PWM pulse output of the controller design car audio power supply in use as a switch MOSFET, can improve the efficiency of the power transformer, is conducive to impulse noise suppression, but also can reduce the size of the power transformer.KEY WORDS:TL494, PWM, Half bridge circuit, Switching power目录前言 (1)第1章开关电源基础技术 (2)1.1 开关电源概述 (2)1.1.1 开关电源的工作原理 (2)1.1.2 开关电源的构成 (3)1.1.3 开关电源的特点 (4)1.2 开关电源典型结构 (4)1.2.1 串联开关电源结构 (4)1.2.2并联开关电源结构 (5)1.2.3 正激式结构 (6)1.2.4 反激式结构 (7)1.2.5 半桥型结构 (8)1.2.6 全桥型结构 (9)1.3 开关电源的技术指标 (10)第2章半桥变换电路 (12)2.1 半桥变换电路工作原理 (12)2.2 半桥变换电路的应用 (13)2.3 半桥变换电路中应注意的问题 (14)2.3.1 偏磁问题 (15)2.3.2 用作桥臂的两个电容选用问题 (15)2.3.3直通问题 (16)2.3.4 半桥电路的驱动问题 (17)2.4 双极结型晶体管 (17)2.4.1结构和定义 (17)2.4.2 三极管的特性曲线 (19)第3章脉宽调制芯片TL494应用分析 (23)3.1 TL494管脚图 (23)3.2 TL494内部电路介绍 (23)3.3 TL494管脚功能及参数 (24)3.4 TL494脉宽调压原理 (26)第4章TL494在DC-DC变换中的应用 (28)4.1 音响设备电源简述 (28)4.2音响供电电路分析 (28)第5章PCB设计制作 (31)5.1 PCB的设计制作步骤 (31)5.2 注意事项 (33)5.2.1 特殊元件的布局 (33)5.2.2布线处理 (34)结论 (35)谢辞 (36)参考文献 (37)附录 (39)外文资料翻译 (40)前言电源是实现电能变换和功率传递的主要设备。
单相半桥逆变器课程设计
单相半桥逆变器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解单相半桥逆变器的基本工作原理，掌握其电路构成和功能。
2. 学生能掌握单相半桥逆变器中主要元件的作用，如开关器件、滤波器等。
3. 学生能解释单相半桥逆变器在不同工作模式下的能量转换过程。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的单相半桥逆变器电路，并进行仿真分析。
2. 学生能够通过实验，测试单相半桥逆变器的输出波形，分析逆变效果。
3. 学生能够解决实际应用中单相半桥逆变器出现的基本问题，具备一定的故障排查能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对电子技术的兴趣，增强对电力电子器件的探索欲望。
2. 学生能够认识到单相半桥逆变器在新能源发电、电动汽车等领域的广泛应用，增强环保意识。
3. 学生通过团队协作完成课程任务，培养合作精神，提高沟通能力。
本课程针对高年级电子技术相关专业学生，结合课程性质，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握单相半桥逆变器的基本知识，具备一定的电力电子器件设计和应用能力，为今后的学习和工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 单相半桥逆变器基本原理- 逆变器的作用与分类- 单相半桥逆变器电路构成- 单相半桥逆变器工作原理2. 单相半桥逆变器主要元件- 开关器件（如IGBT、MOSFET）- 滤波器（如LC滤波器）- 控制策略（如PWM控制）3. 单相半桥逆变器工作模式分析- 直流侧能量存储与转换- 交流侧输出波形分析- 不同模式下的能量转换效率4. 单相半桥逆变器电路设计与仿真- 选择合适的元件参数- 建立仿真模型- 分析输出波形及性能指标5. 实验教学- 搭建单相半桥逆变器实验平台- 测试输出波形，分析逆变效果- 故障排查与问题解决6. 单相半桥逆变器应用案例分析- 新能源发电领域- 电动汽车领域- 家用电器控制教学内容参考教材相关章节，结合课程目标进行合理安排和进度制定。
半桥变压器设计步骤(精)
cm
流
cm
N 2
/Wc =37.62%
STEP NO.17 :
Rs1Rs2Rs3
STEP NO.18 :
Pcu =Io 2
*Rs =
W STEP NO.19 :
Pcu=Pcu +Pcu =
W STEP NO .20 :率
%
STEP NO.21 :率
STEP NO.22 :
STEP NO.9 :流度
Vinmax(V:12 Vin(V:12 Vinmin(V:12 Vo(V:5000流Io(A:50.250.18
率f(Hz: D(us:
0.3 Ton(us :
流.路降數:
(10V ,50A 1.11
路降V DF (V :率:路( :2 -流/ 1 -流/ 2 -流/ 3
t ( :
Core
POT Core(狀/ 1 ,金/ 2 , / 3
N 2
=Np* 12+Ns* 22 =
Ap=[(Pt*104/(Kf*Ku*Kj*f*Bm]1/(1-X =
Rs=MLT*Ns*Column C* *10-6 =
Rp=MLT*Np*Column C1* *10-6
=
=Pcu/(Po+Pcu*100 =
: N 2
/Wc < 45%
P =Po/ -Po =
W STEP NO.23 :
W
STEP NO.24 :
W :Pfe=0.287*f 1.448*(10*B2 *10-3*Vol = W :Pfe=0.262*f 1.39*B 2.19 *10-3* Wtfe =
W狀:
Pfe=5.97*f 1.26
半桥变压器
半桥变压器简介半桥变压器是一种常见的电力变压器拓扑结构之一，使用双极性转换器（又称为半桥拓扑结构）来实现变压器的升降压功能。
它通常由两个功率开关、一对同步整流二极管和一个变压器组成。
工作原理半桥变压器的工作原理基于开关翻转和变压器的电感耦合特性。
在这种拓扑结构中，两个功率开关交替工作来产生脉冲宽度调制（PWM）信号，以控制输出电压的大小。
当一个开关闭合时，电源电压施加在变压器的一侧，而当另一个开关闭合时，电源电压施加在变压器的另一侧。
通过改变开关的状态和占空比，可以实现不同的输出电压。
在半桥变压器中，变压器起到电力传递和电气隔离的作用。
当电源电压施加在变压器的一侧时，变压器的次级绕组产生感应电势，输出电压相应地调整。
同步整流二极管用于保护功率开关，防止反向电流毁坏开关。
优点半桥变压器拥有以下几个优点：1.高效率：采用PWM控制技术，可以有效减小功率损耗，提高变压器的效率。
2.低成本：半桥变压器的拓扑结构相对简单，元件数量较少，制造成本较低。
3.可靠性高：开关采用硅控整流器或IGBT等高可靠性元件，保障了设备的稳定运行。
4.变压器尺寸小：半桥变压器通过高频开关调制技术，使得变压器尺寸大大减小。
5.输出电压范围广：半桥变压器可以通过调整开关状态和占空比来实现广泛的输出电压范围。
应用领域半桥变压器广泛应用于以下领域：1.电力传输和分配：半桥变压器可用于变电站中，将高电压输送到远距离地区，并在终端供电塔站点进行降压运行。
2.高压直流输电：半桥变压器可以用于将高压直流输电系统的直流电压换流为交流电压，提供给交流电网或直接供给工业生产。
3.特殊应用：半桥变压器还可以应用于特殊产品或设备，如电源适配器、电焊机、电感加热等。
总结半桥变压器作为一种常用的电力变压器拓扑结构，具有高效率、低成本、可靠性高、尺寸小和输出电压范围广等优点。
它广泛应用于电力传输和分配、高压直流输电以及各种特殊应用领域。
通过科学合理的控制方法，半桥变压器可以在不同的应用场景中实现精确的电压调整，并在电力系统中发挥重要作用。
半桥式开关电源设计
开关电源在工业自动化中的应用
工业自动化设备对电源的稳定性和可靠性要求较高
• 半桥式开关电源具有较高的转换效率和稳定性，适用于工业自动化设备
• 可以为工业自动化设备提供稳定的电源，保证设备运行精度和稳定性
开关电源在工业自动化中的应用实例
• 变频器电源系统：为变频器设备提供稳定的直流电源
• 伺服系统电源：为伺服系统设备提供稳定的直流电源
• 主电路的设计直接影响电源的性能和可靠性
作
• 设计合适的滤波电感和电容，保证输出电压的稳定性和
纹波系数
控制电路设计与分析
控制电路是半桥式开关电源的大脑
控制电路的设计要点
• 负责控制开关管的开关状态，实现电压的调节
• 选择合适的控制算法，如PWM控制、PFM控制等
• 控制电路的设计直接影响电源的稳定性和性能
减小输出纹波与噪声的策略
减小输出纹波与噪声是提高半桥式开关电源性能的关键
• 可以保证输出电压的稳定性和可靠性
• 有助于提高设备的运行精度和稳定性
减小输出纹波与噪声的策略
• 优化滤波电感和电容的设计，提高滤波效果
• 采用多级滤波和屏蔽措施，降低电磁干扰
• 提高控制电路的性能，减小误差信号，提高调节精度
• 过电流保护：采用电流限制器或熔断器，防止电源因过电流而损坏
• 短路保护：采用温度保险丝或过流保护器，防止电源因短路而损坏
03
半桥式开关电源的电路设计与分析
主电路设计与分析
主电路是半桥式开关电源的核心部分
主电路的设计要点
• 负责实现电压的斩波和滤波
• 选择合适的开关器件和驱动电路，保证开关管的正常工
滤波电感与电容的设计与应用
滤波电感和电容是半桥式开关电源的重要组成部分
半桥式开关电源设计解读
半桥式开关电源设计摘要随着电子技术的高速发展,电子系统的应用领域越来越广,电子设备的种类也越来越多,电子设备与我们的工作、生活的关系日益密切。
近年来,随着功率电子器件(如IGBT、MOSFET)、PWM技术以及电源理论的快速发展,新一代的电源电路开始逐步取代传统的电源电路。
该电源电路具有体积小，控制灵活方便，输出特性好、纹波小、负载调整率高等显著优点。
由于开关电源中的功率调整管工作在开关状态，具有功耗小、效率高、稳压范围宽、温升低、体积小等突出优点，因此在通信设备、数控装置、仪器仪表、视频音响、家用电器等电子电路中得到广泛应用。
开关电源的高频变换电路形式很多, 常用的变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激式和单端反激式等形式。
本论文采用双端驱动集成电路——TL494输的PWM脉冲控制器设计音响设备供电电源，利用BJT管作为开关管，可以提高电源变压器的工作效率，有利于抑制脉冲干扰，同时还可以减小电源变压器的体积。
关键词：TL494，PWM，半桥式电路，开关电源Design of Half Bridge Switching Power SupplyABSTRACTWith the rapid development of electronic technology, electronic systems, more and more extensive applications, the types of electronic equipment, more and more electronic equipment and people work and live closer and closer. In recent years, with the power electronic devices (such as IGBT, MOSFET), PWM switching power supply technology and development of the theory, a new generation of power began to gradually replace the traditional power supply circuits. The circuit is small, flexible to control the output characteristics of a good, ripple, load adjustment rate and so on.Switching power supply in the power adjustment control work in the off state, with low power consumption, high efficiency, wide voltage range, low temperature rise, and other outstanding advantages of small size, the communication equipment, CNC equipment, Instrumentation, video audio, home appliances so widely used in electronic circuits. High frequency converter switching power supply so many forms of commonly used with push-pull converter, full bridge, half bridge, single-ended forward and the form of single-ended flyback. In this thesis, two-side driver IC - TL494 PWM pulse output of the controller design car audio power supply in use as a switch MOSFET, can improve the efficiency of the power transformer, is conducive to impulse noise suppression, but also can reduce the size of the power transformer.KEY WORDS:TL494, PWM, Half bridge circuit, Switching power目录前言 (1)第1章开关电源基础技术 (2)1.1 开关电源概述 (2)1.1.1 开关电源的工作原理 (2)1.1.2 开关电源的构成 (3)1.1.3 开关电源的特点 (4)1.2 开关电源典型结构 (4)1.2.1 串联开关电源结构 (4)1.2.2并联开关电源结构 (5)1.2.3 正激式结构 (6)1.2.4 反激式结构 (7)1.2.5 半桥型结构 (8)1.2.6 全桥型结构 (9)1.3 开关电源的技术指标 (10)第2章半桥变换电路 (12)2.1 半桥变换电路工作原理 (12)2.2 半桥变换电路的应用 (13)2.3 半桥变换电路中应注意的问题 (14)2.3.1 偏磁问题 (15)2.3.2 用作桥臂的两个电容选用问题 (15)2.3.3直通问题 (16)2.3.4 半桥电路的驱动问题 (17)2.4 双极结型晶体管 (17)2.4.1结构和定义 (17)2.4.2 三极管的特性曲线 (19)第3章脉宽调制芯片TL494应用分析 (23)3.1 TL494管脚图 (23)3.2 TL494内部电路介绍 (23)3.3 TL494管脚功能及参数 (24)3.4 TL494脉宽调压原理 (26)第4章TL494在DC-DC变换中的应用 (28)4.1 音响设备电源简述 (28)4.2音响供电电路分析 (28)第5章PCB设计制作 (31)5.1 PCB的设计制作步骤 (31)5.2 注意事项 (33)5.2.1 特殊元件的布局 (33)5.2.2布线处理 (34)结论 (35)谢辞 (36)参考文献 (37)附录 (39)外文资料翻译 (40)前言电源是实现电能变换和功率传递的主要设备。
半桥变换器中的高频变压器设计公式
半桥变换器中的高频变压器设计公式
一、半桥变换器原理
半桥变换器是一种基于电子变压器的放大型电源电路，它主要由一个
大变压器、一个小变压器、一个稳压管、两个桥式整流桥和一个滤波电容
等主要组件组成。
其中大变压器用于将直流源提供的电源变换为高压交流电，小变压器将高压交流电转换成低压交流电。
稳压管和桥式整流桥则把
低压交流电转换成稳定的直流电压，而滤波电容用于降低直流电压的波动，提升线性度。
二、高频变压器设计
1、首先根据电路的工作要求，计算所需的高频变压器输出电压以及
短路容量。
2、根据输出短路容量的不同，可以确定变压器的芯股或者线圈数量，一般情况下两线圈分别连接到上下桥式整流桥的正负输出端，同时把其中
的一条线圈连接到小变压器的输入绕组上。
3、然后，确定变压器线圈的绕组形式，以及线圈绕组的布线方法，
比如蜂窝状布线、螺旋状布线等。
4、根据变压器的线圈绕组数量及布线形式，计算变压器各线圈的绕
组面积，以及变压器的主线圈的绕组面积和小线圈的绕组面积之比。
5、在电路设计过程中应注意，高频变压器的芯股或者线圈的面积应
尽量充分发挥变压器的输出能力。
信平电子变压器：半桥电路与运放电路设计详解
信平电子变压器：半桥电路与运放电路设计详解在PWM和电子镇流器傍边，半桥电路发挥着重要的效果。
半桥电路由两个功率开关器材组成，它们以图腾柱的方式衔接在一起，并进行输出，供给方波信号。
本篇文章将为咱们介绍半桥电路的作业原理，以及半桥电路傍边应该留意的一些问题，期望可以协助电源新手们更快的了解半桥电路。
在PWM和电子镇流器傍边，半桥电路发挥着重要的效果。
半桥电路由两个功率开关器材组成，它们以图腾柱的方式衔接在一起，并进行输出，供给方波信号。
本篇文章将为咱们介绍半桥电路的作业原理，以及半桥电路傍边应该留意的一些问题，期望可以协助电源新手们更快的了解半桥电路。
首先咱们先来了解一下半桥电路的根本拓扑：半桥电路的根本拓扑电路图电容器C1和C2与开关管Q1、Q2组成桥，桥的对角线接变压器T1的原边绕组，故称半桥变换器。
假如此刻C1=C2，那么当某一开关管导通时，绕组上的电压只要电源电压的一半。
半桥电路概念的引进及其作业原理电路的作业进程大致如下：参照半桥电路的根本拓扑电路图，其间Q1注册，Q2关断，此刻变压器两头所加的电压为母线电压的一半，一起能量由原边向副边传递。
Q1关断，Q2关断，此刻变压器副边两个绕组因为整流二极管两个管子一起续流而处于短路状况，原边绕组也相当于短路状况。
Q1关断，Q2注册。
此刻变压器两头所加的电压也根本上是母线电压的一半，一起能量由原边向副边传递。
副边两个二极管完成换流。
半桥电路中应该留意问题汇总偏磁问题原因：因为两个电容衔接点A的电位是随Q1、Q2导通状况而起浮的，所以可以主动的平衡每个晶体管开关的伏秒值，当起浮不满足要求时，假设Q1、Q2具有不同的开关特性，即在相同的基极脉冲宽度t=t1下，Q1关断较慢，Q2关断较快，则对B点的电压就会有影响，就会有有灰色面积中A1、A2的不平衡伏秒值，原因就是Q1关断推迟。
假如要这种不平衡的波形驱动变压器，将会发作偏磁现象，致使铁心饱满并发作过大的晶体管集电极电流，然后降低了变换器的功率，使晶体管失控，乃至焚毁。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(2)次级绕组： 计算导线截面积为Sm2=Ip2/J=0.08/4=0.02mm2。 次级绕组的线径可选d=0.16mm的圆铜线，其截面积为 0.02mm2。为了方便线圈绕制也可选用线径较粗的导线。
半桥式开关电源变换器
变压器设计的已知条件： 1）工作频率f：30kHz ； 2）变换器输入电压Ui：DC300V ； 3）变换器输出电压U0：DC2100V ； 4）变换器输出电流Io：0.08A ； 5）整流电路：桥式整流 ； 6）占空比Dmax：1％～90％ ； 7）输出效率η：≥80％ ； 8）耐压：DC12kV ； 9）温升：＋50℃； 10）工作环境条件：－55℃～＋85℃ 。
（Ae）和它的窗口截面积（Ac）的乘积，即： AP=Ae×Ac (3)
在变压器的设计中，变压器的输出能力必须大于它的设计输 出能力。在设计中，我们选用的矩形磁心的尺寸为：
10×10×39×13.4 （即：a=10mm，b=10mm，c=13.4mm，h=39mm），实际AP达
3.66cm4(其中磁心截面积的占空系数KC取0.7)，大于变压器的设 计输出能力0.511cm4，因此，该磁心能够满足设计使用要求。
归纳小结
该超微晶开关电源变压器，环氧灌注绝缘后通过了产 品的电性能检测和机载条件的环境试验，已用于机载 设备，变压器的温升<35℃，工作效率达到90％以上， 且波形质量优异，电性能参数稳定。超微晶合金薄带 是新型的软磁合金，电磁性能优异，价格低廉，环境 适应能力强，在高频电磁元件领域具有广阔的应用前 景，特别是在阵面雷达系统中的电源、激励变压器、 电感等。
变压器主要参数的计算
变压器的计算功率 ： 半桥式变换器的输出电路为桥式整流
时，其开关电源变压器的计算功率为： Pt=Uo×Io(1＋1/η) (1) 将Uo=2100V，Io=0.08A，η=80％ 代入式（1）， 可得：
Pt=378W。
变压器的设计输出能力
变压器的设计输出能力为： Ap= 1.16 ×(Pt×104/4×Bmax×f×KW×KJ) （2）
式中的： 工作频率f为：30kHz；
工作磁感应强度Bmax：取0.6T； 磁心的窗口占空系数KW：取0.2； 矩形磁心的电流密度（温升为50℃）KJ：取468。 经计算，变压器的设计输出能力：AP=0.511cm4。
变压器的实际输出能力
变压器的输出能力即磁心的输出能力： 它取决于磁心面积的乘积（AP），其值等于磁心有效截面积
在100kHz的使用条件下，可以取代铁氧体、坡莫合金 用作磁心材料。
课后作业题：半桥电路的优越性？
结束语
谢谢大家聆听！！！
14
磁性材料性能表
磁性材料的性能
磁心工作点的选择往往从磁心的材料，变压器的工作状 态，工作频率，输出功率，绝缘耐压等因素来考虑。超微 晶合金的饱和磁感应强度Bsat较高约为1.2T，在双极性开 关电源变压器的设计中，磁心的最大工作磁感应强度Bmax 一般可取到0.6～0.7T，经特别处理的磁心，Bmax可达到 0.9T。在本设计中，由于工作频率、绝缘耐压、使用环境 的原因，把最大工作磁感应强度Bmax定在0.6T，而磁心结 构则定为不切口的矩形磁心。这种结构的磁心与环形磁心 相比具有线圈绕制方便、分布参数影响小、磁心窗口利用 率高、散热性好、系统绝缘可靠、但电磁兼容性较差。
变压器绕组计算
初级匝数：
Dmax取50％，Ton=D/f=0.5/(30×103)=16.67μs, 忽略开关管压降，Up1=Ui/2=150V。 N1=Up1×Ton×10-2/2×Bm×Ac=(150×16.67) ×102/(2×0.6×1×1×0.7) = 29.77 （匝）
取N1=30匝 次级匝数：
线圈绕制与绝缘
为减小பைடு நூலகம்布参数的影响，初级采用双腿并绕连 接的结构，次级采用分段绕制，串联相接的方 式，降低绕组间的电压差，提高变压器的可靠 性，绕制后的线圈厚度约为4.5mm。小于磁心 窗口宽度13.4mm的一半。
在变压器的绝缘方面，线圈绝缘选用抗电强度 高、介质损耗低的复合纤维绝缘纸，提高初、 次级之间的绝缘强度和抗电晕能力。变压器绝 缘则采用整体灌注的方法来保证变压器的绝缘 使用要求。
第17课-半桥式变压器的 设计
半桥式变换器概述
在传统的高频变压器设计中，由于磁心材料 的限制，其工作频率较低，一般在20kHz左右。 随着电源技术的不断发展，电源系统的小型化， 高频化和高功率比已成为一个永恒的研究方向 和发展趋势。因此，研究使用频率更高的电源 变压器是降低电源系统体积，提高电源输出功 率比的关键因素。这里根据超微晶合金的优异 电磁性能，设计30kHz超微晶高频开关电源变压 器。
忽略整流管压降，Up2 = Uo = 2100V。 N2=Up2×N1/Up1=(30×2100)/150= 420 （匝）
变压器线径计算
Ip1=Up2×Ip2/Up1=0.08×2100/150=1.12A 电流密度：J=Kj×Ap－0.1410-2=468×0.511－0.14 ×102=5.14A/mm2 考虑到线包损耗与温升，把电流密度定为4A/mm2
磁心的选择与工作点确定
从变压器的性能指标要求可知，传统的薄带 硅钢、铁氧体材料已很难满足变压器在频率、 使用环境方面的设计要求。磁心的材料只有从 坡莫合金、钴基非晶态合金和超微晶合金三种 材料中来考虑，但坡莫合金、钴基非晶态价格 高，约为超微晶合金的数倍，而饱和磁感应强 度Bsat却为超微晶合金2/3左右，且加工工艺复 杂。因此，综合三种材料的性能比较，见下表， 选择饱和磁感应强度Bsst高，温度稳定性好， 价格低廉，加工方便的超微晶合金有利于变压 器技术指标的实现。