半橋變換器磁元件設計(1H)

南京航空航天大學Jieminzh@周潔敏2012年11月9日北京“開關電源中的磁元件設計”專題2

開關電源中常見的磁性材料專題3

變壓器中的分布參數及線圈專題1

開關電源中磁性材料的基本參數專題4

變壓器損耗及熱設計專題5

磁元件設計的基本問題專題6

正激變換器變壓器設計專題7半橋變換器設計專題8

直流濾波電感設計的基本問題專題12

磁粉芯直流濾波電感設計專題13

平面磁元件簡介專題10

反激變壓器電感設計（連續）專題15

開關電源熱設計專題14

磁集成技術簡介專題11

反激變壓器電感設計（斷續）專題9

帶氣隙的鐵氧體電感設計7.1半橋變換器對磁芯的要求7.2半橋變換器拓撲輸出功率公式的推導7.3半橋變換器變壓器設計舉例7.1

半橋變換器對磁芯的要求基本半橋變換器優點是晶體管雙端承受的電壓應力是輸入電壓。K接通適用120V輸入的歐洲市場，交流正半周對電容C1充電，充電路徑如圖紅色線所示。交流負半周對電容C2充電，充電路徑如圖藍色線所示。電容上的電壓為168VK斷開適用220V輸入的中國市場整流輸出電壓電容橋臂中點電壓優點晶體管電壓應力低磁芯工作在磁化特性曲線的1,3象限，半橋變換器的磁感應增量取峰值磁密期望值的兩倍。最大導通時間的確定為了防止上下兩管共同導通，每個管子的導通時間必須限制在半周期的80%以內，所以每個管子的最低輸入電壓時的最大導通時間為輸入電壓、初級電流、輸出功率之間的關系設效率為80%當輸入電壓為最小值時，輸入功率為初級電流脈沖等效為平滑電流波形的峰值變換器拓撲輸出功率公式推導半橋變換器磁芯要求，即磁芯的Ⅲ類工作狀態。雙向磁化—推挽、半橋和全橋、變換器磁芯要求.Ⅲ類工作狀態（a）電路圖（b）初級繞組電流波形半橋變換器原理及波形圖設初級繞組電流有效值初級繞組電流平均值（半周期）窗口利用率原邊繞組所占窗口是總窗口Aw的一半原邊繞組一匝導線所占面積A11輸出功率為原邊繞組電流有效值變壓器初級繞組上的電壓是輸入電壓的一半ΔB=2Bmax，Dmax=0.8取電流密度長度單位；cm【例題1】采用半橋拓撲電路，工作頻率為200kHz，要求輸出功率為500W，磁芯材料選擇鐵氧體3C92，效率為85%，工作溫度小于100°C，請選擇磁芯牌號。【解】如圖所示是菲利普公司3C92磁芯的磁化特性曲線，選擇最大磁密為250mT，計算AP值，即半橋變換器變壓器設計舉例磁芯牌號為3C92，選擇型號為ETD29磁芯如果選擇EC35磁芯完畢電壓型任何雙向磁化的磁芯，磁通偏移問題最為嚴重磁通密度不能跟隨磁場強度下降到零；即：勵磁電流或磁場強度從最大值下降到零，但磁通密度卻不下降到零，而是停留在被稱為“剩磁”的剩余磁通密度位置上。（3）磁化電流增加，表示激磁電感能量增加，通常采用緩沖和箝位吸收激磁能量，使電路損耗增加。（1）在磁芯的磁路中串聯一個小氣隙，這將使磁化電流增加，且非常有利于避免飽和。（2）電路中的電阻壓降可以抵消驅動波形中不對稱。解決磁通偏移的方法討論（4）解決磁芯不對稱問題，比較好的方法采用電流型控制模式，使之自動平衡，但又出現了新的問題，由于交替開關期間產生了安秒不等，使兩橋臂的分壓電容上的電壓向正或負母線偏移。這將導致更為嚴重的偏移。最簡單解決偏磁問題的方法是在變壓器初級繞組中串聯一個電容。利用電容隔離激勵波形中的直流分量。這種變換器稱為不對稱半橋變換器,有關不對稱半橋需要專門時間講