RCD箝位正激变换器 毕设 中期(2)

第2章 RCD箝位正激变换器

于是得到12/18+12/36=1即N=1 Dmin=0.33 Dmax=0.67。?5?

2.2 RCD箝位正激变换器变压器

电力电子技术中，高频开关电源设计主要分为两部分：一:电路部分的设计;二:磁路部分的设计。相对电路部分的设计而言，磁路部分的设计要复杂的多，磁路部分的设计，不但要求设计者拥有全面的理论知识，而且要有丰富的实践经验。在磁路部分设计完毕之后，还必须放到实际电路中验证其性能。所以，在高频开关电源的设计中，真正难以把握的是磁路部分的设计。高频开关电源的磁性元件主要包括变压器和电感。其中变压器是高频开关电源的核心元件，其作用有三：磁能转换，电压变换和绝缘隔离。

在开关管的作用下，将直流电转换为方波施加于开关电源变压器上，经开关电源变压器的电磁转换，输出所需要的电压，将输入功率传递到负载，开关变压器的性能好坏，不仅影响变压器本身的发热和效率，而且还会影响到高频开关电源的技术性能和可靠性。所以在设计和制作时，对磁芯材料的选择，磁芯与线圈的结构，绕线绕制工艺等都要有周密的考虑，开关电源变压器工作于高频状态，分布参数的影响不能忽略，这些分布参数有漏感，分布电容和电流在导线中流动的趋肤效应。一般根据高频开关电源电路设计的要求提出漏感和分布式电容限定值，在变压器的线圈结构设计中实现，而趋肤效应影响则作为选择导线规格的条件之一。

在给定的设计条件下磁感应强度和电流密度是进行变压器设计时必须计算的参数。当电路主拓扑结构，工作频率，磁芯尺寸给定后变压器的功率与磁感应强度和电流密度的乘积成正比。当变压器尺寸一定时，磁感应强度和电流密度选的高一些，则某一给定的磁芯可以输出更大的功率，反之为了得到某一给定的输出功率，磁感应强度和电流密度选的高一些，变压器的尺寸就可以小一些，因而可以减小体积，减轻重量。但是，磁感应强度和电流密度得提高受到电性能各项技术要求的制约，例如，若磁感应强度过大，励磁电流过大，造成波形畸变严重，会影响电路安全工作并导致输出纹波增加。若电流密度很大，铜损增加，温升将会超过规定量。因此，在确定磁感应强度和电流密度时，应把对电性能要求和经济设计结合起来考虑。

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第2章 RCD箝位正激变换器

2.2.1 RCD箝位正激变换器变压器磁复位条件

在开关开通时：

???在开关断开时：

ViVi??t??TONN1N1(2?10)???VcVc??t??TOffN1N1(2?11)据变压器伏秒面积平衡原理: 式(2-10)=式(2-11)

Vi·Ton=Vc·Toff Vi·D=(1-D)·Vc

于是得到:

D?VcVi?Vc结论:占空比不仅与输入电压有关还与箝位电压有关，而与输出电压和负载无关。??

62.2.2 变压器磁芯材料的选取

绝大多数的软磁材料是在交变磁场下工作的.在选用软磁材料时,重要考虑的因素是工作磁通密度,磁导率,损耗大小,工作环境及材料的价格等. 钴基非晶和铁基微晶比铁氧体有更高的饱和磁感应和相对较高的损耗，高的居里温度和温度稳定性，但价格比较贵，同时磁芯规格不完善，特别适宜用大功率或耐受高温和冲击的军用场合。磁粉芯一般比铁氧体有更高的饱和磁感应，用磁粉芯的电感比铁氧体磁芯的体积小，但在100kHz 以上，损耗大，很少再用磁粉芯。功率铁氧体，高频下材料具有很高电阻率，因而涡流损耗低、价格低是高频变压器磁芯首选材料。但磁导率通常较低，磁化电流因此较大，有时需用缓冲和箝位电路处理。适用于10kW 以下，最高频率达1MHz 以下的任何功率变换器。

铁氧体的电阻率大约在106～1012μΩ·cm，适用于几千到几百兆Hz 的

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第2章 RCD箝位正激变换器

频率之间。对铁氧体软磁材料的主要要求是：初始磁导率μi 高，比损耗（单位体积或重量）小,磁导率随温度的变化要小等。锰锌和镍锌铁氧体是常用的材料。可用来制作滤波电感，高频功率变压器，谐振电感等。铁氧体材料最高工作频率主要受损耗限制。在一定的允许损耗下，频率提高，工作磁通密度相应减少，与提高频率来减少磁芯体积相矛盾。一般建议的磁通密度是在工作频率下权衡损耗、体积、结构和效率的结果，不是绝对的。例如PHILIPS 建议变压器磁芯：<100kHz 可用3C81、3C90、3C91、3C94 和3C96 等；<400kHz 可用3C90、3C94 和3C96 等；200kHz～1MHz 可用3F3、3F4 和3F35；1～3MHz 可用3F4 和4F1；>3MHz 可用4F1 等。电感磁芯：<500kHz 可用3C30 和3C90;<1MHz可用3C90、3F3 和3F35 等等。

正激变换器的变压器工作于非饱和态的局部磁化曲线上，故为增大△φ,应选择高Bs低Br, 高有效磁导率, 低损耗磁性材料。本设计工作频率为20kHz，选用PHILIPS铁氧体磁芯3C90。

3C90材料具体参数μr=2000 Bs=320mT （1）变压器磁芯形状的选取

在选择磁芯形状时应该要求磁芯窗口应尽可能宽。加大线圈宽度可减少线圈的层数,使交流电阻和漏感减少。还有，固定的爬电尺寸对宽窗口影响较小。宽窗口需要线圈高度低，因此更好利用线圈窗口面积。

铁氧体磁芯有罐型(国产GU型，国际P型)、PM、RM、PQ、EE、EC、EP、ETD、RC、UU和UI各种型号，以及新近发展的平面磁芯，如EFD,EPC,LP型等磁芯。

罐型和PQ型磁芯具有较小的窗口面积，窗口形状几乎是正方的。罐(P)型和PQ型磁芯比EE磁芯有较好的磁屏蔽的优点，减少了EMI的传播，用于EMC要求严格的地方。爬电尺寸耗费了窗口面积的大部分，窗口宽度远不是最佳，只用于125W以下低功率场合。大功率应用散热困难。缺点是引出线缺口小，大电流出线困难。也不适宜多路输出，输出出线太多。也不宜高压应用，因为出线的安全绝缘处理困难。

EE，EC，ETD，LP磁芯都是E型磁芯。相对于外形尺寸来说有较大的窗

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第2章 RCD箝位正激变换器

口面积，同时窗口宽而高度低的结构，漏磁及线圈层数少，高频交流电阻小。开放式的窗口没有出线问题，线圈与外界空气接触面大，有利于空气流通，散热方便，可处理大功率。但电磁干扰较大。

EC，ETD磁芯的中柱圆形截面与EE型相同矩形截面积时，圆形截面每匝线圈比矩形短大约11％，即电阻少11％，线圈损耗和温升也相应降低。但是EE型磁芯尺寸齐全，根据不同的工作频率和磁通摆幅，传输功率范围从5W到高达5kW。如果将两副EE型磁芯合并作为一体使用，传输功率甚至可达10kW。两副磁芯合并使用时，磁芯面积加倍，如磁通摆幅和频率保持不变，匝数减少一半，功率加倍比应用下一个大尺寸的磁芯体积要小。

RM和PM磁芯是罐（P）型和E型磁芯的折衷，比罐型更大的出线窗口和好的散热条件，因而可传输更大的功率。因磁芯没有全部包围线圈，磁场干扰介于罐型和EE型之间。RM型磁芯有两种结构：有中心孔和没有中心孔。在有些谐振电路中要求准确地调谐，调节电感最方便。可以用带有中

心孔的RM磁芯，通过中心孔插入磁棒调节电感量，调节范围可达30％。一般在功率磁芯中不采用，磁棒损耗较大。PQ型具有最佳的体积与辐射表面和线圈窗口面积之比。因磁芯损耗正比于磁芯体积，而散热能力正比于辐射表面，这些磁芯在给定输出功率下具有最小的温升。并因此在给定输出功率下体积最小。

LP、EFD和EPC型磁芯主要为平面变压器设计的。中柱长，漏感最小。但是因为体积小，磁通密度和磁场强度变化处处都是重要的区域，计算相当困难。

UU型和UI型主要用在高压和大功率水平。很少用在1kW以下。它们比EE型更大的窗口， …… 此处隐藏：2450字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……