高功率密度ClassE諧振變換器的研究（可編輯）

1、高功率密度class-e諧振變換器的研究 浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院碩士學(xué)位論文高功率密度class-e諧振變換器的研究姓名:趙向源申請學(xué)位級別:碩士專業(yè):電力電子與電力傳動指導(dǎo)教師:徐德鴻20080501浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要摘 要隨著手機(jī)的小型化,人們對手機(jī)充電器也提出了越來越高的要求:更高的功率密度。提高手機(jī)充電器的功率密度,主要有兩種途徑:一是提高開關(guān)頻率;二是采用磁集成技術(shù)。常用的手機(jī)充電器電路拓?fù)洳贿m合高頻工作,為了使電路能在較高的工作頻率下高效工作,本文引入了?諧振變換器。.諧振變換器可以實(shí)現(xiàn)軟開關(guān),適于高頻工作,而且還可以把變壓器漏感、主開關(guān)管寄生電容等寄生參數(shù)利用起來。高頻工作

2、時,待機(jī)損耗比較嚴(yán)重。為了減小待機(jī)損耗,本文把間歇式待機(jī)控制方法引入.諧振變換器的待機(jī)控制中。通過采用間歇式待機(jī)控制模式和低功耗啟動電路,使得.諧振變換器的待機(jī)損耗降到了.以下,達(dá)到了業(yè)界.的待機(jī)損耗要求。同時交流到的全范圍電壓輸入時,變換器的輸出電壓脈動都小于%。提高工作頻率可以減小無源元件的體積,但是高頻化的方法仍有一定的局限性,為了進(jìn)一步減小變換器的體積,必須采用磁集成技術(shù)。.諧振變換器一共有四個磁元件:輸入電感、串聯(lián)諧振電感、并聯(lián)電感和變壓器。本文研究了并聯(lián)電感、串聯(lián)諧振電感和輸入電感分別與變壓器集成的方法,并提出了用共用部分磁路的解耦集成方法實(shí)現(xiàn)磁元件的完全集成。根據(jù)磁元件在型磁芯中

3、位置的不同分為三種不同的完全集成結(jié)構(gòu)。本文通過軟件對三種集成結(jié)構(gòu)的損耗情況進(jìn)行了仿真比較。最后通過制作樣機(jī)對?諧振變換器的磁集成進(jìn)行了實(shí)驗研究。完全磁集成結(jié)構(gòu)的磁元件總體積僅為分立磁元件時總體積的.%,磁元件的總體積大為減小,提高了變換器的功率密度。關(guān)鍵詞:磁集成,.諧振變換器,高頻,高功率密度,待機(jī)控制浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文: .: .?,. . , ”.,. % . .? : . . 、, “ ”.,. . . .%.: ,?浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第章緒論第章緒論本章第一節(jié)主要對手機(jī)充電器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析,并提出了減小手機(jī)充電器體積和重量,提高其功率密度的方法;然后在第二節(jié)中介紹

4、了一種可以應(yīng)用在小功率充電領(lǐng)域的諧振變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?諧振變換器;最后第三節(jié)在上述分析的基礎(chǔ)上,對本文的選題意義和研究內(nèi)容進(jìn)行了介紹。.手機(jī)充電器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢近年來,隨著人們生活水平的不斷提高,手機(jī)的應(yīng)用越來越普及。由于充電器是手機(jī)必須的配套附件,所以人們在享受手機(jī)帶來的方便和快捷的同時,也對其充電器的體積和重量提出了更高的要求。目前市場上應(yīng)用較為成熟的手機(jī)充電器多采用的是自激式反激變換器,圖.所示為一款諾基亞通用型手機(jī)充電器的電路原理圖。該電路能夠自激振蕩向負(fù)載傳遞能量。當(dāng)三極管導(dǎo)通時,輸入電壓加在變壓器原邊,由于副邊二極管反偏,不向負(fù)載傳遞能量,能量儲存在變壓器原邊繞組中;當(dāng)三極管關(guān)

5、斷時,儲存在繞組中的能量向負(fù)載傳遞。同時該電路可以通過和來穩(wěn)壓保護(hù)實(shí)現(xiàn)輸出的穩(wěn)定。這種變換器結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉,能夠自動調(diào)節(jié)來滿足寬輸入電壓范圍的要求,所以被工業(yè)界廣泛采用。圖.諾基弧通用型手機(jī)充電器電路拓?fù)淠壳笆袌錾系氖謾C(jī)充電器體積都較大,一般為.,通用的旅行充電浙學(xué)碩學(xué)位論女 第章緒論器體積也有。要減小手機(jī)充電器的體積,我們需要知道充電器內(nèi)部各部分元器件體積的分布情況。圖 為飛利浦公司對市場上高端的手機(jī)充電器中各元器件所占體積的調(diào)查結(jié)果。由圖 曲我們町以看出使用的元件所占的體積只【,手機(jī)充電器總體的%,其他%的體積因為封裝不合理等原凼沒有得到先分的利玎。由罔 我們可以看出電感和變壓器等磁元

6、件占元件總體積的%,電容占元件總體積的%,兩者占到元件總體積的一半。要減小手機(jī)充電器的體積和重量,首先通過調(diào)整和改善封裝結(jié)構(gòu),使得電路的布局更加合理和緊湊,以減少空問的浪費(fèi);另外可以通過提高工作頻率和使用磁?件集成的方法來減小體秘.提高功率密度。由于無源元件的體秘占元件總體秘的一半,提高頻率可以柏效的減小無源元件的體積,磁集成技術(shù)也能夠有效的減小磁元什的體積。對于反激式變換器,丌關(guān)頻率的提高會造成開關(guān)損耗的增加。這樣要使得充電器能夠在高頻下高效的工作,必須實(shí)現(xiàn)丌關(guān)管的軟丌關(guān)。但是要使反激式變換器的芙管具有軟丌關(guān)的功能,需要額外增加,器件,又加大了充電器的體積,火上了提高頻率的意義。我們必須尋找

7、新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)束實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的軟丌關(guān)。諧振變換可以有效地利用電路自身電容和電感的諧振,束實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的軟開關(guān),凼此町以使用諧振變換器作為手機(jī)充電器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)高頻高效工作,從而達(dá)到減小體積的目的。?、充電器總體秘利牢 充電器并部分?什所【體秘阿 機(jī)光電器體唰州示意圖。.諧振變換器介紹目前諧振變換器【拍惋片較為廣泛,投術(shù)也比較成熟,但是諧振變換器是半橋結(jié)構(gòu),需要曲個”關(guān)管,增加了成小。而?諧振變換器是單管電路,結(jié)構(gòu)簡單,成本低,岡此本文選擇?諧振變換器作為手機(jī)充電器浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第章緒論的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。.?諧振變換器概述?電路最早應(yīng)用在功放領(lǐng)域,功率放大器是無線收發(fā)系統(tǒng)中的

8、最后一級,它對于提高發(fā)射信號強(qiáng)度、延長系統(tǒng)使用時間、減小系統(tǒng)體積重量等起著關(guān)鍵性的作用。類功率放大器理論上能實(shí)現(xiàn)%的工作效率,因此類功率放大器?的研究一直是國際上的熱點(diǎn)。年.和.提出了應(yīng)用?功率放大器的原理來設(shè)計變換器。自此以后,許多人對變換器的設(shè)計和分析進(jìn)行了研究。但是初期研究的是非隔離的.變換器【。,電路拓?fù)淙鐖D.所示。該變換器結(jié)構(gòu)簡單,但是輸入輸出不隔離,輸入輸出電壓比不能過大,而且無法實(shí)現(xiàn)多路輸出,因此隔離型的.諧振變換器開始被越來越多的研究。隔離型.諧振變換器【的電路拓?fù)淙鐖D.所示。.是茜上?滬】:證鄧 渤引圖.非隔離.變換器電路拓?fù)洹笔可舷虏分畧D.隔離型諧振變換器電路拓?fù)?諧振變換

9、器中,輸入端由于電感厶足夠大,電路可以等效為一個電流源輸入。整個電路的工作工程可以直觀地理解為當(dāng)輸入電壓大于主開關(guān)管并聯(lián)電容兩端電壓時,輸入電壓對輸入電感厶充電,厶儲存能量;當(dāng)輸入電壓小于兩端電壓時,厶上儲存的能量向后級傳遞。主開關(guān)管寄生的體二極管和并聯(lián)電容為開關(guān)管的開通和關(guān)斷創(chuàng)造了軟開關(guān)條件。一方面,當(dāng)關(guān)斷時,因為電容充電需要時間,所以開關(guān)管兩端的電壓仍然很小,降低浙江大學(xué)碩十學(xué)位論文 第章緒論了開關(guān)管的關(guān)斷損耗;另一方面,主開關(guān)管導(dǎo)通前其體二極管導(dǎo)通,為主開關(guān)管創(chuàng)造了零電壓開通的條件。.諧振變換器的工作原理分析在.諧振變換器的主電路中,交流電壓通過整流橋的不控整流和輸入電容的穩(wěn)壓和濾波,變

10、成直流電壓。由于輸入電感足夠大,所以流過輸入電感的電流脈動量很小,輸入側(cè)可以看成是一個電流源輸入,如圖.所示。電路的諧振腔由主開關(guān)管的并聯(lián)電容,串聯(lián)諧振電感三。,串聯(lián)諧振電容,并聯(lián)電感三,變壓器和負(fù)載組成。通過主開關(guān)管的通斷來改變電路的諧振狀態(tài),控制原副邊的能量傳輸。副邊采用全波整流輸出,輸出濾波電容較大,使輸出電壓的紋波較小。下面我們就對.諧振變換器在各個階段的工作過程瞄進(jìn)行簡單分析?！笔渴?。?之圖. 諧振變換器等效電路拓?fù)潆A段.:時刻前,主開關(guān)管導(dǎo)通,輸入電壓對輸入電感充電儲能。負(fù)載依靠輸出電容提供能量。時刻,主開關(guān)管關(guān)斷,流過輸入電感的電流九和流過諧振回路的電流也對主開關(guān)管的并聯(lián)電容充電

11、。儲存在輸入電感的能量轉(zhuǎn)移到諧振回路中。在諧振回路中,并聯(lián)電容,串聯(lián)諧振電容,串聯(lián)諧振電感厶,并聯(lián)電感三發(fā)生四階諧振。在這個階段中,諧振電流也為負(fù)的,幅值逐漸增加。當(dāng)主開關(guān)管的電壓%諧振到和串聯(lián)諧振電容兩端的電壓比。相等時,諧振電流也到達(dá)負(fù)向的峰值。當(dāng)變壓器原邊電壓諧振到,?,這個階段結(jié)束。其中虼是輸出電壓,是二極管通態(tài)壓降。階段:時刻,變壓器原邊電壓等于咋聊,副邊二極管導(dǎo)通。在這個階段中,變壓器原邊電壓被輸出電壓箝位,并聯(lián)電感三不參與諧振,流過并聯(lián)電感上的電流線性增加。諧振回路中,并聯(lián)電容,串聯(lián)江人學(xué)位論史 第章緒論諧振電容,串聯(lián)諧振電感厶發(fā)生三階諧振,諧振電流。從負(fù)到正變化,當(dāng)諧振電流過零

12、時,并聯(lián)電容一上的電壓達(dá)到峰值,串聯(lián)諧振電容上的電壓負(fù)向達(dá)到峰值。諧振電流;和并聯(lián)電流。之差向副邊傳遞能量。當(dāng)諧振電流也和并聯(lián)流相等時,副邊極管過零關(guān)斷,這個階段結(jié)束。階段.:時刻,諧振電流和并聯(lián)電流相等,副邊一極管關(guān)斷,原制邊脫肝。諧振回路中并聯(lián)電容、串聯(lián)諧振電容、書聯(lián)諧振電感;和井鞋感。發(fā)生叫階諧振。當(dāng)主開關(guān)管兩端電壓諧振到零,這個階段結(jié)束?！笔浪?從?叫圳?葉?;卅 /芒珊。寸【”刈.。纂 毖?/,、一:、一丹也一儈 耐。:抄 振變換器作波彤翔簽砰?二騷瞪啦一匿,一犟田略,階段.幽 . 自振變換器:作原理階段分析浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第章緒論階段.:時刻,主開關(guān)管兩端電壓諧振到零,主開關(guān)

13、管的體二極管導(dǎo)通。這個階段,諧振回路主要由串聯(lián)諧振電容、串聯(lián)諧振電感三。和并聯(lián)電感組成。這個階段為下一階段主開關(guān)管導(dǎo)通創(chuàng)造軟開關(guān)條件。當(dāng)主開關(guān)管導(dǎo)通時,這個階段結(jié)束。階段“.:時刻,主開關(guān)管導(dǎo)通。諧振回路由串聯(lián)諧振電容,串聯(lián)諧振電感厶,并聯(lián)電感三構(gòu)成三階諧振。當(dāng)變壓器原邊的電壓諧振到負(fù)向的刀?,副邊二極管導(dǎo)通,這個階段結(jié)束。是二極管通態(tài)壓降。階段.:時刻,副邊二極管導(dǎo)通,變壓器原邊電壓被輸出電壓箝位,并聯(lián)電感不再參與諧振,流過并聯(lián)電感的電流線性減小,能量從原邊向副邊傳遞。當(dāng)諧振電流機(jī)和并聯(lián)電流“相等時,副邊二極管過零關(guān)斷,這個階段結(jié)束。階段.:時刻,副邊二極管關(guān)斷,變壓器原副變脫離。諧振回路發(fā)

14、生四階諧振,但不向負(fù)載傳遞能量。輸入電壓對輸入電感充電儲能。當(dāng)主開關(guān)管關(guān)斷時,這個階段結(jié)束。從上述?諧振變換器在一個周期內(nèi)各個階段工作過程的分析可以看出,階段和階段中諧振回路發(fā)生四階諧振,階段、階段、階段和階段諧振回路發(fā)生三階諧振,階段諧振回路發(fā)生二階諧振。階段和階段中,電路的能量從原邊向負(fù)載傳遞,在這兩個階段中,變壓器原邊電壓被輸出電壓箝位,并聯(lián)電感三不參與諧振。.?諧振變換器的特點(diǎn)通過.和.節(jié)對.諧振變換器的概述和工作原理的分析可以發(fā)現(xiàn),.諧振變換器具有以下幾個特點(diǎn):.諧振變換器是一個單端電路,結(jié)構(gòu)簡單可靠。電路的寄生參數(shù)可以有效的被吸收利用,主開關(guān)管的寄生輸出電容可以被諧振腔的并聯(lián)電容吸

15、收,變壓器的漏感可以被串聯(lián)諧振電感吸收,這樣可以有效的減小寄生參數(shù)對電路性能的影響。合理選擇諧振腔的參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)主開關(guān)管的和副邊整流二極管的,有效降低電路的開關(guān)損耗。浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第章緒論通過變壓器開氣隙可以用激磁電感來替代并聯(lián)電感,并聯(lián)電感的磁集成設(shè)計比較簡單。由于并聯(lián)在主開關(guān)管兩端的電容參與諧振,因此主開關(guān)的電壓應(yīng)力較大,給開關(guān)管的選擇提出了很高的要求。諧振腔里的元件較多,電路的諧振狀態(tài)最高會達(dá)到四階,不利于設(shè)計和分析。.本文的選題意義和研究內(nèi)容隨著手機(jī)越來越小型化,人們對手機(jī)充電器的體積也提出了更高的要求。通過.節(jié)對手機(jī)充電器現(xiàn)狀的分析,我們發(fā)現(xiàn)要減小充電器的體積可以從兩個方面考

16、慮,一個是提高工作頻率,減小無源元件的體積;另外一個就是通過磁集成技術(shù)來進(jìn)一步減小磁元件的體積。目前手機(jī)充電器的電路拓?fù)洳贿m合高頻工作,因此我們選擇用?諧振變換器作為手機(jī)充電器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。本文對高功率密度.諧振變換器的研究就是以手機(jī)充電器作為應(yīng)用背景的。通過對變換器待機(jī)控制的研究,來減小高頻工作下電路的待機(jī)功耗,提高充電效率;通過對變換器磁集成的研究來減小變換器體積,提高其功率密度。本文第一章在分析了手機(jī)充電器的現(xiàn)狀后,認(rèn)為提高電路工作頻率和磁集成是減小其體積的有效技術(shù)。本章第二部分介紹了一種適合高頻工作的.諧振變換器拓?fù)?。本文將對高功率密?諧振變換器進(jìn)行研究,以手機(jī)充電器為應(yīng)用背景。本文第

17、二章為.諧振變換器待機(jī)控制的分析和研究。隨著變換器工作頻率的提高,其待機(jī)損耗也將增加,為了減小變換器高頻工作下的待機(jī)損耗,適合.諧振變換器的待機(jī)控制的研究變得十分必要。第二章第一部分簡單介紹了待機(jī)控制研究的必要性。第二章第二部分首先分析了?諧振變換器待機(jī)工作時的主要損耗類型,并提出了降低待機(jī)損耗的方法;然后總結(jié)了目前世界上常用的幾種待機(jī)控制方法,并分析了?諧振變換器的待機(jī)控制設(shè)計方法。最后用待機(jī)控制的實(shí)驗驗證了該待機(jī)控制方法的可行性和有效性。本文第三章為.諧振變換器磁集成的分析和研究。.諧振變換器一共有四個磁元件,因此磁集成的研究對減小變換器體積、提高其功率密度有著浙江大學(xué)碩上學(xué)位論文 第章緒

18、論重要的意義。第三章第一部分先進(jìn)行了.諧振變換器四個分立磁元件的設(shè)計。第三章第二部分首先簡單介紹了目前常用的磁集成設(shè)計方法,然后提出了.諧振變換器磁集成的設(shè)計方法。最后用軟件分析了磁集成設(shè)計的損耗情況,并對不同磁集成設(shè)計方法進(jìn)行了損耗的比較。本文第四章為.諧振變換器磁集成的實(shí)驗結(jié)果。第四章第一部分先分析了不同磁集成情況的具體實(shí)現(xiàn)。第二部分給出了不同集成情況的實(shí)驗結(jié)果,并從效率和體積兩方面對分立磁元件和完全磁集成后的情況進(jìn)行了分析比較。本文第五章對全文的主要工作進(jìn)行了總結(jié),并給出了對未來工作的展望。浙江大學(xué)碩上學(xué)位論文第章諧振變換器的待機(jī)控制設(shè)計第章.諧振變換器的待機(jī)控制設(shè)計近年來,隨著家用電器

19、的普及和辦公自動化的推廣,電子產(chǎn)品的能耗問題日益凸顯。這些電子產(chǎn)品在極大的方便人們生活的同時,也造成了大量的能源浪費(fèi)。人們在關(guān)注能源有效利用時,著眼點(diǎn)主要在于產(chǎn)品滿載或較重負(fù)載時的效率,卻很少關(guān)注輕載、空載時的能量消耗問題。待機(jī)時的能量消耗現(xiàn)象廣泛存在于電器產(chǎn)品中,其總量更是不容忽視。根據(jù)研究顯示,在經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織?珈 成員國中,因電器待機(jī)而消耗的能量約占家庭用電量的/.%,約占整個國家用電量的.%。我國的待機(jī)功耗更是高于這個水平。目前我國城市家庭的平均待機(jī)功耗已經(jīng)占到了家庭總能耗的%以上,相當(dāng)于每個家庭使用一盞的“長明燈。待機(jī)功耗在浪費(fèi)能源的同時也形成了巨大的環(huán)保壓力。目前能源越來越緊張

20、,各國政府針對空載損耗即輸出為空載時的輸入功率消耗,又稱待機(jī)損耗都相繼出臺了相關(guān)的法律法規(guī),如美國的“能源之星,聯(lián)邦政府采購指令, 德國的“藍(lán)色天使 標(biāo)準(zhǔn),歐洲經(jīng)濟(jì)協(xié)會的指令和中國節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證委員會認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)等。其中指令最為詳盡,制定了嚴(yán)格的規(guī)范【,表.所列是在不同的額定瓦數(shù)下的詳細(xì)規(guī)定。表.歐洲經(jīng)濟(jì)協(xié)會待機(jī)功耗規(guī)范空載時的待機(jī)功耗輸入功率等級年月日 年月日 年月日.一 . . .一 . . . . . .諧振變換器待機(jī)損耗的主要類型?諧振變換器正常工作時,其損耗包括主電路損耗和控制電路損耗。如圖.所示,主電路損耗主要由功率器件損耗和磁元件損耗組成,功率器件損江學(xué)頓十學(xué)位論女 第章睜諧振變換的待

21、帆掙“&耗包括以及副邊整流二極管的通態(tài)損耗和開關(guān)損耗,磁元什損耗包括輸入電感、串賦諧振電感、并聯(lián)電感以及變壓器的磁損和銅損。控制電路損耗主要表現(xiàn)為啟動電路損耗、控制芯片功耗和驅(qū)動損耗。檸制功耗?柱功%攪“曲損電路耗蛐叫纛滋圖 ?諧振變換器正常作時損耗襲刑待機(jī)工作時,岡輸卅電流接近于零.磁?件的銅損以及和整流極管的通態(tài)損耗可以忽略。其待機(jī)損耗土要成份為磁元件的磁損,的關(guān)斷損耗和控制電路的損耗。鑿振變換器待機(jī)工作時的損耗類掣稿圖中已注明。,“鏨自.“斟. .諧振變換器待機(jī)作時損耗類刪表 給了一些主要損耗的近似計算公式。從表葉可以看磷芯損耗、關(guān)斷損耗、門極驅(qū)動損耗都丌芙頻率有關(guān),降低開關(guān)頻率可以有效

22、降低這些損耗。啟動電阻的損耗與整流后的直流母線電壓和肩動電阻值相關(guān),增人啟動電阻值可以降低啟動電阻損耗,爿時也要兼顧電路啟動叫問的要求求.要損耗的近似計掉公蓋“麓.,“瞽日耗。,浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第章諧振變換器的待機(jī)控制設(shè)計表中:,一變換器開關(guān)頻率;良.關(guān)斷過程中所流過的電流;.關(guān)斷過程中的漏源極電壓;關(guān)斷時間;鼴輸入電容;%驅(qū)動電壓;腸一損耗系數(shù);口磁芯磁感應(yīng)強(qiáng)度;,盧?頻率和磁感應(yīng)損耗指數(shù);磁芯體積:.整流后直流母線電壓;.啟動電阻。是控制芯片工作電壓;/是控制芯片工作電流。.諧振變換器的待機(jī)控制設(shè)計.常用待機(jī)控制方法由.節(jié)的分析我們可以知道,降低開關(guān)頻率可以有效的降低待機(jī)損耗。最近有

23、許多降低開關(guān)頻率的方法被提出來。脈沖缺省模式控制、間歇模式控锘 和非導(dǎo)通時間調(diào)節(jié)模式控制仃 是三種較常用的降頻技術(shù)。脈沖缺省模式控制 .及 提出了脈沖缺省模式控制技術(shù)。在這種控制方式中,控制器根據(jù)負(fù)載的輕重程度,來決定省略開關(guān)脈沖與否。圖.是脈沖缺省模式的概念,虛線為缺省的脈沖。當(dāng)負(fù)載降低時,驅(qū)動功率開關(guān)的脈沖被省略,部分開關(guān)脈沖被省略即等效于降低了開關(guān)頻率。在脈沖缺省模式下,一旦缺省脈沖,輸出功率和輸出電壓立刻減小,由于輸出閉環(huán)控制的作用,開關(guān)的導(dǎo)通時間會增加,以調(diào)節(jié)輸出電壓。?廠圖.脈沖缺省模式控制概念圖?一?這種降頻方式會造成輸出電壓的突降或突升【。如圖.所示,出現(xiàn)脈沖缺省時,輸出電壓會

24、立刻減小形成低沖;而在缺省的脈沖恢復(fù)時,輸出電壓會有一浙江大學(xué)碩上學(xué)位論文 第章諧振變換器的待機(jī)控制設(shè)計個過沖。脈沖缺省模式技術(shù)是根據(jù)特定的輸出負(fù)載變動來決定是否插入或省略脈沖,在負(fù)載微小變化造成輸出電壓相近時,電源節(jié)省的情況就難以察覺。. . .圖.脈沖缺省模式下輸出電壓變化示意圖間歇模式控制 控制技術(shù)【】,也叫做打嗝模式公司提出了間歇模式。如圖.所示,當(dāng)負(fù)載突然下降時,在閉環(huán)控制調(diào)節(jié)下,開關(guān)的導(dǎo)通時間變短。當(dāng)負(fù)載小于設(shè)定值凡后,進(jìn)入間歇模式,此時導(dǎo)通時間不再減小,控制器根據(jù)輸出功率的大小間歇地停止發(fā)出驅(qū)動信號。待機(jī)工作時,傳遞的功率取決于脈沖束的寬度,可以通過減小脈沖束的寬度或者增加脈沖束

25、之間的距離來減小損耗。間歇模式由于開關(guān)頻率不變,不存在變壓器因頻率降低而出現(xiàn)磁芯飽和的問題。但是這種控制技術(shù)也有兩個明顯的缺點(diǎn),就是低頻干擾會和封鎖周期一起諧振出現(xiàn),而且負(fù)載的突然改變,也會造成輸出電壓突變的情形。/,、/、一/、一/、/一/,一/圖.間隙模式控制概念圖浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第章諧振變換器的待機(jī)控制設(shè)計非導(dǎo)通時間調(diào)節(jié)模式控制崇貿(mào)科技 提出了非導(dǎo)通時間調(diào)節(jié)模式 控制技術(shù)【。如圖.所示,當(dāng)輸出電壓降到臨界標(biāo)準(zhǔn)以下時,非導(dǎo)通時間隨著負(fù)載下降而線形增加,開關(guān)頻率因而線形下降,因此在輕載和空載時可以降低功率損耗。非導(dǎo)通時間調(diào)節(jié)模式下,非導(dǎo)通時間根據(jù)負(fù)載的變化對每個開關(guān)周期的關(guān)斷時間進(jìn)行調(diào)

26、節(jié),非導(dǎo)通時間是一個周期接一個周期調(diào)整的,所以動態(tài)響應(yīng)比脈沖缺省模式和間隙模式好。.行。? ?一圖.非導(dǎo)通時間調(diào)節(jié)模式控制概念圖對比這三種不同的待機(jī)控制方法【】,如圖.所示,從空載到滿載隨著負(fù)載變化時,開關(guān)頻率的變化方式也不一樣。在減小開關(guān)頻率的同時,應(yīng)注意噪聲的引入,防止將頻率降到噪聲帶內(nèi)。脈沖缺省模式間歇模式 非導(dǎo)通時問調(diào)節(jié)模式圖.空載到滿載開關(guān)頻率隨負(fù)載的變化曲線.諧振變換器待機(jī)控制原理降低開關(guān)頻率可以有效地降低待機(jī)損耗,但是在電壓一定的情況下降低開關(guān)頻率可能會導(dǎo)致變壓器磁芯飽和,同時較小的開關(guān)頻率容易產(chǎn)生噪聲,所以.諧振變換器采用間歇模式的待機(jī)控制方法,具體原理如圖.所示。浙大學(xué)碰學(xué)位

27、論文 第章 許振變換的待機(jī)控獵赴計口”精釅翔躕待機(jī)怍幀式剛.變換器問歇模止待機(jī)控制原理待機(jī)工作時,控制電路根據(jù)變換器的輸出功率大小唰歇式的封鎖驅(qū)動信弓。變換器傳遞的功率取決十驅(qū)動脈沖柬的相列寬度。通過減小脈沖束的寬度或者增加脈沖束之】的距離都可以減小變換器傳遞的功率。在減小損耗方面,間歇,和降頻是等效的,但是間歇式待機(jī)控制本身的丌關(guān)頻率不變,小存在磁?件因頻率降低而出現(xiàn)的磁芯飽和問題。圖.給山,?諧振變換器待機(jī)控制電路框圖。通過檢測輸入電流束確定負(fù)載情況,判斷是否進(jìn)八待機(jī)工作。通過榆測輸出電尿柬確定合適的脈沖柬寬度和脈沖距離,控制路傳遞的功率。凸。當(dāng)二生劃. .諧振變換器特機(jī)控制框圖電流檢測摔

28、制 通常是在負(fù)載側(cè)串聯(lián)電阻榆測負(fù)載電流情況。由丁流過輸八感的電流【以反映負(fù)載的流,在?諧振變換器的待機(jī)試驗中,通過在輸入端串聯(lián)電阻;。檢測輸入電流柬問接反映負(fù)載電流,這樣可以有效的實(shí)現(xiàn)變換器原副邊的隔離。檢測到的輸入乜流通過有濼濾波,并經(jīng)過遲滯比較器和取反邏輯得到電流檢測信號。從罔.電流檢測信號浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第章諧振變換器的待機(jī)控制設(shè)計的傳輸特性可見,隨著負(fù)載變輕,輸入電流也隨之減小,當(dāng)負(fù)載小到臨界負(fù)載氏時,輸入電流小于電流檢測遲滯比較器的下限,信號從高電平變成低電平,變換器進(jìn)入待機(jī)工作模式。同理,隨著負(fù)載加重,輸入電流也隨之增加,當(dāng)輸入電流大于遲滯比較器的上限如億時,信號從低電平轉(zhuǎn)換為

29、高電平,變換器進(jìn)入正常工作模式。如果采用單門限比較器,電流檢測中的干擾可能會使主電路在待機(jī)模式和正常工作模式之間不斷的切換,導(dǎo)致電路工作不穩(wěn)定。在正常工作時,信號始終為高電平,進(jìn)入待機(jī)模式后,信號始終為低電平。電流檢測控制 檢測信號的傳輸特性圖.電流檢測控制和檢測信號的傳輸特性電壓檢測控 .通過檢測輸出電壓圪來得到電壓檢測信號。在?變換器電壓檢測控制設(shè)計中,我們通過直接檢測反饋信號來得到電壓檢測信號。檢測到的反饋信號不但可以很好的反映輸出電壓%,而且可以通過反饋電路中的光耦器來實(shí)現(xiàn)變換器原副邊的隔離。反饋信號通過反向遲滯比較器和取反邏輯后得到電壓檢測信號。從圖.電壓檢測信號的傳輸特性可以知道,

30、進(jìn)入待機(jī)工作模式后,輸出電壓被限制在和%也之間。當(dāng)輸出電壓虼大于遲滯比較器的上限時,檢測信號為低電平,控制器封鎖驅(qū)動脈沖束,閉環(huán)調(diào)節(jié)不起作用,輸出電壓下降;當(dāng)輸出電壓圪小于遲滯比較器的下限時,檢測信號為高電平,控制器允許驅(qū)動脈沖束輸出,在閉環(huán)控制的調(diào)節(jié)下輸出電壓上升。和的差值控制了待機(jī)工作模式中輸出電壓%的紋波。, ,電壓檢測控制 檢測信號的傳輸特性圖.電壓檢測控制和檢測信號的傳輸特性圖.所示為電流檢測信號,電壓檢測信號和脈沖封鎖信號之間的浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第章諧振變換器的待機(jī)控制設(shè)計關(guān)系。正常工作時,如圖.所示,電流檢測信號始終為高電平,表示負(fù)載大于進(jìn)入待機(jī)模式設(shè)定的臨界值民,這時輸出電

31、壓虼即使有紋波,電壓檢測信號在高低電平之間變化,兩者經(jīng)過或門邏輯后,脈沖封鎖信號始終是高電平,電路按正常的電壓反饋閉環(huán)調(diào)節(jié)。待機(jī)模式工作時,如圖.所示,當(dāng)負(fù)載減輕于臨界值氏時,電流檢測信號變?yōu)榈碗娖?進(jìn)入待機(jī)模式。輸出電壓升高,達(dá)到電壓檢測遲滯比較器的上限岔時,電壓檢測信號變?yōu)榈碗娖?脈沖封鎖信號為低電平,封鎖脈沖。由于輸出電容儲能有限,即使負(fù)載很輕,經(jīng)過一段時間,輸出電壓就會降到電壓檢測遲滯比較器的下限%,電壓檢測信號變?yōu)楦唠娖?脈沖封鎖信號也變?yōu)楦唠娖?允許脈沖束輸出,輸出電壓升高,達(dá)到上限進(jìn)入下一次脈沖封鎖。待機(jī)工作時,待機(jī)模式的周期瞰如圖.所示,在%刪高電平期間,有驅(qū)動脈沖束輸出,在玨

32、。餓低電平期間,驅(qū)動脈沖束被封鎖。電路在待機(jī)模式下傳輸?shù)墓β逝c脈沖束的寬度有關(guān)。玨嘲是由輸出電壓的脈動決定的。待機(jī)模式下脈沖封鎖頻率一般在量級,因此可以有效的減小待機(jī)功耗。:?淝三三二三三三三二三三二;三三三;:芝三三耋?廠?嶂&?十正常模式廠器蘭三王乏三:芝三三圣:三三蘭三薹?一廠?,?毒一寸廣寸.廠?待機(jī)模式圖.電流檢測信號、電壓檢測信號和脈沖封鎖信號關(guān)系示意圖.諧振變換器待機(jī)控制仿真驗證為了驗證.節(jié)提出的待機(jī)控制方法的可行性,利用仿真軟件建立仿真模型,仿真驗證控制電路能夠在負(fù)載減輕到臨界值凡時進(jìn)入待機(jī)模式工作。仿真條件:直流輸入電壓為,輸出電壓%為,輸出電流厶為浙大學(xué)位論 辯 跳特振變換

33、待帆控制設(shè)。從滿載切換到%負(fù)載,檢測電阻?為 。電流檢測遲滯比較器兩。個閥值為 和 ;電壓檢測退滯比較器兩個閥值為 和如圖所不,從卜到依次是輸入電流嘶,輸出電壓虼,電流檢測信號,電壓檢測信號,脈沖封鎖信號和丌關(guān)管驅(qū)動信號%。任 處從滿載切換到%負(fù)找。電流檢測信號從高電平變成低電平,進(jìn)入待機(jī)模式。脈沖封鎖信號山電壓榆測信號決定,歇式地封鎖開關(guān)管的驅(qū)動脈沖。這和圖 所不的正常模式和待機(jī)模式的分析是一致的,通過電流檢測進(jìn)入待機(jī)模式工作,電壓檢測控制待機(jī)模式中輸?電壓的紋波,并和輸出電祥一起拄制輸出脈沖柬的寬度和叫歇模式的川期%。;,。三署手烈熊堂謄.三:羞主:;差薹簍蓑羔.羞薹。一:曩。譏?丁眵 ;

34、/ 。一 卜一、:?.:. ;髟:,?, 一,誓簟鼉.上二:。二受二:二:二二二:.?.幽 從滿載切換到%負(fù)載待機(jī)怍情況圖所示為待機(jī)模式中一個脈沖束時間段內(nèi)丌笑管的%干%;波形。當(dāng)封鎖脈沖后,主丌莢管的輸出乜容和皆振腔中的其他元什仍然發(fā)生諧振,經(jīng)過一段時后存下一個脈沖束到柬前諧振過程基本結(jié)康。.二心雌蛐,二%。凹特機(jī)椎時吒豐波形浙江人學(xué)碩士學(xué)位論文 第章諧振變換器的待機(jī)控制設(shè)計.低功耗啟動電路的設(shè)計在小功率應(yīng)用場合如手機(jī)充電器,啟動電路的損耗占待機(jī)損耗相當(dāng)大一部,分。傳統(tǒng)的啟動電路如圖.所示,當(dāng)直流高壓為,啟動電阻為啟動電阻的損耗為.。手機(jī)充電器的待機(jī)功耗要求是低于.,因此啟動電路的損耗過大,

35、不符合設(shè)計的要求。選擇更大的輸入電阻可以有效的降低啟動電阻損耗,但是啟動延遲時間將會增加。圖.中是控制電路中控制芯片工作的門檻電壓, 是啟動延時,由式.可見,當(dāng)增大啟動電阻時,電流尼相應(yīng)減小,啟動延時就會增加。.毛淵/./。圖.傳統(tǒng)啟動電路為了既減小啟動電路的損耗又能保持較小的啟動延時,我們設(shè)計了新的啟動電路,如圖.所示?！?。 未差。 。圖.低損耗啟動電路該低損耗啟動電路工作原理是:啟動時,直流母線電壓通過電阻成對電容大學(xué)碗學(xué)位論文 第章睜諧振疊換%的鑄帆控制設(shè)計充電,直至電容兩端電壓高于開關(guān)管的門檻電壓,開關(guān)管導(dǎo)通。直流母線電壓通過小電阻且快速對電容充電,直至控制電路正常工作,然后主電路開始

36、工作。當(dāng)輔助繞組的電壓達(dá)崾求的電壓時,三極管導(dǎo)通,使得的%低于門檻電壓,關(guān)斷。這時控制電路由輔助繞組供電,由大電阻胄來樂擔(dān)直流母線的高壓,由于電阻取,這樣啟動電阻損耗很小。通過上述自動電路的低功耗設(shè)汁,變換器既可以實(shí)現(xiàn)快速啟動,又可以降低啟動電路功耗。.待機(jī)控制實(shí)驗研究為了進(jìn)一步驗證上文提到的待機(jī)控制方法和低功耗啟動電路在諧振變換器中應(yīng)用的可行性和有效性,我們用諧振變換器制作了一個手機(jī)充,乜黔洋機(jī),具體規(guī)格為:交流輸入,輸出電壓為,輸出電流為丌天頻率為。下面給出該變換器的待機(jī)損耗和輸出電壓實(shí)驗結(jié)果。羽附 ,司“: :/%:/%:/,/凹 驅(qū)動波形年漏源極電壓波形幽給出了交流和輸入時的%波形和%

37、;波形。從罔 中可咀看出待機(jī)工作時驅(qū)動信號被間歇性的封鎖,脈沖封鎖頻率為數(shù)百級,有效得降低了待機(jī)損耗,同時未被封鎖的驅(qū)動信號頻率仍保持在先右,磁元件不會出現(xiàn)磁芯飽和的問題。電路的輸出電壓紋波與輸出電容值和脈沖封鎖頻率成反比,當(dāng)采用很低的脈沖封鎖頻率降低待機(jī)功耗時.有町能使輸出電壓紋波過大。兇此,為了保證待機(jī)浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第章諧振變換器的待機(jī)控制設(shè)計功耗和輸出電壓紋波都能達(dá)標(biāo),輸出電容值和脈沖封鎖頻率的選擇就很重要。實(shí)驗中輸出電容選取 給,待機(jī)脈沖封鎖頻率控制在。圖.出了待機(jī)工作時?變換器輸出電壓的波形。從圖中可以看出交流到全電壓范圍輸入時,輸出電壓都能保持在.,輸出電壓的脈動小于%。/

38、:棚。 。. :。:. : : 丘九竹,;?玉擴(kuò):?;:一倒一.一。 一一:。二一.?.二 ; ;. . .。.一. . .。 。. 。 。.四砒. ?. .出?,.一?.?. .%:/ 。:/:,。 “:。., ;?;?云:?;二?矗:如:?; ?:?,.:,.一:.。.?。一,:?一.:. .; . . . . . . . . .。 。:。. 。 。.,:.:?.?.。 . .:,:.、.:?. .。.:/:/: /:./圖.變換器待機(jī)作時輸出電壓波形圖.是.諧振變換器空載損耗隨交流輸入電壓變化的曲線。從圖中可以看出,不加待機(jī)控制時變換器的空載損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于.。加待機(jī)控制以后諧振變換器的空載

39、損耗在交流全電壓范圍輸入時都小于.,符合業(yè)界.的待機(jī)功耗要求。浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第章諧振變換器的待機(jī)控制設(shè)計圖.空載損耗隨交流輸入電壓變化曲線.本章小結(jié)本章探討了降低?諧振變換器應(yīng)用于小功率手機(jī)充電領(lǐng)域待機(jī)損耗的方法。首先列出了.諧振變換器正常工作和待機(jī)工作時的損耗類型,并用數(shù)學(xué)描述估算了主要的傳導(dǎo)、開關(guān)切換和控制電路的損耗,進(jìn)而確認(rèn)降低開關(guān)頻率為降低待機(jī)損耗的主要方法,接著介紹了各項已經(jīng)取得專利的降頻技術(shù)及其可能的缺失,并選擇間歇式待機(jī)控制模式作為.諧振變換器的待機(jī)控制方法,通過理論分析和仿真驗證了這種待機(jī)控制方法在.諧振變換器應(yīng)用的可行性。然后,本文設(shè)計了一個低損耗的啟動電路,以降低啟

40、動電阻的損耗。最后通過實(shí)驗驗證了.諧振變換器待機(jī)控制方法和低功耗啟動電路設(shè)計的可行性和有效性。通過采用間歇式待機(jī)控制模式和低功耗啟動電路,使得.諧振變換器的待機(jī)損耗降到了.以下,達(dá)到了業(yè)界.的待機(jī)功耗要求。同時交流到的全電壓范圍輸入時,變換器的輸出電壓脈動都小于%。新扛太學(xué)碰十學(xué)位論立 第章謗叛變換器的硅設(shè)計第章.諧振變換器的磁設(shè)計.諧振變換器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 所示。該變換器一共有四個磁元件:輸入電感?串聯(lián)諧振電感厶,并聯(lián)電感。和變壓器本章將首先討論這四個分立磁元件的設(shè)計,然后重點(diǎn)分析磁集成的設(shè)計方法,并用軟件對不同集成情況進(jìn)行仿真分析。帶振變拯器電路打撲.諧振變換器分立磁元件的設(shè)計.變壓

41、器設(shè)計變壓器是諧振變換器的核心器件,肩負(fù)著功率傳送、電壓變換、絕緣隔離三大功能。設(shè)計變壓器時,應(yīng)當(dāng)預(yù)先知道工作頻率、輸入和輸出電壓、輸出功率或輸出電流等條件。同時根據(jù)輸出功率與變壓器各參數(shù)如磁芯截面積、磁芯窗:面積、骨架面積、變壓器工作頻率及線圈屯流密度等之丑的數(shù)量關(guān)系確定變壓器磁芯尺寸。設(shè)計變壓器時應(yīng)滿足最壞情況,以保證設(shè)計的變壓器在規(guī)定范圍內(nèi)都能達(dá)到工作要求。本文?諧振變換器變壓器的工作條件為;變壓器匝比:”:?副邊輸出電壓:咋.其中是輸出電址,昨.是副邊整流一極管通態(tài)壓降副邊輸出電流:?原邊輸入電壓: ;浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第章諧振變換器的磁設(shè)計?工作頻率:.磁芯選擇磁芯材料選取在高頻

42、下,功率鐵氧體材料具有較高的電阻率,所以渦流損耗較低,是高頻變壓器磁芯的首選材料。而且,價格低是功率鐵氧體的另一個優(yōu)勢。然而高頻下可供選擇的功率鐵氧體材料非常有限,只限于少量的型號。工作頻率在左右時,常用的磁芯材料有公司的,公司的、,國內(nèi)天通公的。這些磁芯材料的具體性能參數(shù)見表.。表.常用高頻鐵氧體磁芯材料的性能參數(shù)磁導(dǎo)率 飽和磁通 剩磁 矯頑力 電阻率 損耗 居里溫度 適合頻率型號/ . . .?. .一 .天通的性價比較高,實(shí)驗中,我們選擇作為變壓器的磁芯材料。磁芯尺寸選取磁芯尺寸的選取最常用的有兩種設(shè)計方法【,一種是法,即先求出磁芯窗口面積與磁芯有效截面積。的乘積?。,稱磁芯面積乘積,根

43、據(jù)值,查表找出所需磁性材料的編號;第二種是先求出幾何參數(shù),查表找出磁芯編號,再進(jìn)行設(shè)計。這里我們用彳尸法來設(shè)計諧振變換器中變壓器的磁芯尺寸。變壓器總的視在功率計算公式為:暑:藝三:.芝 .圪。為變壓器輸出電壓,厶為變壓器輸出電流的平均值,/為變壓器的傳輸效率,假定為/%,那么可以計算得到視在功率.。第章】描?諧振變臣器的磁設(shè)計浙江大學(xué)碩學(xué)位論文磁芯面積乘積計算公式為:一:生:。【歸,其中以為窗口使用系數(shù),一般取 ;為波形系數(shù),對方波取,;作頻率:工作磁通;丘、膏為磁芯結(jié)構(gòu)常數(shù),典型值為。選擇磁芯時置對于變壓器.?。經(jīng)過計算可得一嚴(yán)。需加一倍的裕量,需要的磁芯值應(yīng)該不小于選用天通的標(biāo)準(zhǔn)磁芯型號。

44、茛外形如罔.所示。屋 營匹營匐廷凡墟 融占外形。,根據(jù)廠家提供的磁芯尺寸:。 .選擇比設(shè)計值略大的磁芯是為了增大磁芯窗口面積,為下一步的磁元件集成留下裕量。原邊繞組設(shè)計選定磁芯吼后,我們可以按照公式 來計舁原邊輥維的乜毅腳:,偉者溉其中.為變壓器原邊電壓,。為磁芯的有效截面積。經(jīng)過計算可得原邊的匝數(shù),我們這咀取爪比的整數(shù)倍匝。%.一原邊繞組的電流七為:黔浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第章諧振變換器的磁設(shè)計.繞組的電流密度.,為:?氐./根據(jù)式.和式.可以計算出原邊繞組裸線面積【。因為?諧振變換器的變壓器副邊是有中間抽頭的,所以印需要乘上.校正因數(shù)。.厶:?了.?:.一高頻時集膚效應(yīng)比較嚴(yán)重,集膚深度萬

45、的計算公式為:.其中肛為導(dǎo)線材料的磁導(dǎo)率,廠為工作頻率,為電阻率。計算可得工作在時銅線繞組的集膚深度為.。為了有效避免集膚效應(yīng)的影響,我們根據(jù)導(dǎo)線規(guī)格表選擇號線,導(dǎo)線直徑為.,裸線面積為.。根據(jù)式.我們可以得到原邊繞組的并聯(lián)股數(shù)口:.綿石其中為原邊繞組裸線面積,。為導(dǎo)線的裸線面積,計算可得口為.股,取整后原邊繞組導(dǎo)線為單股線。副邊繞組設(shè)計由于變壓器的匝比和原邊繞組的匝數(shù)都定了,所以副邊繞組的匝數(shù)刀。可以計算得出:毽魯。由于副邊是全波整流,所以兩個繞組都是匝。副邊繞組裸線面積為。生等.,為了有效避免集膚效應(yīng)的影響,我們根據(jù)導(dǎo)線規(guī)格表選擇號線,導(dǎo)線直徑為.,裸線面積為.。根據(jù)式.我們可以得到副邊繞

46、組的股數(shù)風(fēng):.?口?產(chǎn)以?口老苴中兒為副溈繞組櫻緯而翱.?為導(dǎo)線的梗緣而積.計笪可得仉為 附.浙江大學(xué)碩上學(xué)位論文 第章諧振變換器的磁設(shè)計取整后副邊繞組導(dǎo)線為股線并繞。.輸入電感設(shè)計磁芯選擇輸入電感的磁芯材料采用和變壓器相同的天通公司的。磁芯尺寸通過法來設(shè)計。輸入電感設(shè)計的具體要求為:輸入電感量:?流過輸.感的最大電流為:屯。瓤作頻率為:廠輸入電感最大的儲能局 戤可以根據(jù)式.計算得到:.民。一寺?厶。?。輸入電感的么尸值可以表示為: 、?吒一畿等廠其中為窗口使用系數(shù),一般取.;工作頻率;最大工作磁通;氣、為磁芯結(jié)構(gòu)常數(shù),典型值為對于電感,一.。經(jīng)過計算可得。根據(jù)天通的磁芯資料,選擇最接近計算么

47、值的磁芯,其么尸值為.舢。線圈設(shè)計選擇好磁芯后,我們需要設(shè)計輸入電感線圈的匝數(shù)和需要開的氣隙。輸入電感匝數(shù)/的計算公式為:伍蚴 劭.告麗計算可得輸入電感的匝數(shù)為匝。輸入電感需要開的氣隙,計算公式為:浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第章諧振變換器的磁設(shè)計州毛醬 一云巧廣計算可得輸入電感需要開氣隙.。.線圈的電流密度,為:?氐./線圈的裸線面積么為:.廠.%因為號線的裸線面積為.,所以輸入電感線圈需要并繞的股數(shù)為:舊乏計算可得線圈需要并繞的股數(shù)為.股,我們選取單股線。.串聯(lián)諧振電感設(shè)計磁芯選擇串聯(lián)諧振電感的磁芯材料采用天通公司的。磁芯尺寸通過彳尸法來設(shè)計。串聯(lián)諧振電感設(shè)計的具體要求為:串聯(lián)諧振電感量:.岬?流

48、過串聯(lián)諧振電感的最大電流為:氣。瓠?工作頻率為:串聯(lián)諧振電感最大的儲能乩艤可以根據(jù)式.計算得到:.%刪:妻.厶.戤串聯(lián)諧振電感。的彳尸值可以表示為:喲 、甌。 肛畿等廠其中為窗口使用系數(shù),一般取.;工作頻率;最大工作磁浙江人學(xué)碩士學(xué)位論文 第章.諧振變換器的磁設(shè)計通;吒、為磁芯結(jié)構(gòu)常數(shù),典型值為對于電感,.。經(jīng)過計算可得彳 刪。根據(jù)天通的磁芯資料,選擇最接近計算彳值的磁芯,其彳尸值為.。線圈設(shè)計選擇好磁忑后,我們需要設(shè)計串聯(lián)諧振電感的匝數(shù)和需要開的氣隙。串聯(lián)諧振電感匝數(shù)/的計算公式為:億商億告?.,計算可得串聯(lián)諧振電感匝數(shù)為.匝,實(shí)驗中選取匝。串聯(lián)諧振電感需要開的氣隙,計算公式為:。,毛甕簪.

49、計算可得串聯(lián)諧振電感需要開氣隙.。.線圈的電流密度為:墨?氐./.線圈的裸線面積彳為:一/.因為號線的裸線面積。為.,所以串聯(lián)諧振電感線圈需要并繞的股數(shù)。為:.叱妻計算可得線圈需要并繞的股數(shù)為.股,實(shí)驗中我們選取股線并繞。.并聯(lián)電盛設(shè)計磁芯選擇并聯(lián)電感的磁芯材料采用天通公司的。磁芯尺寸通過彳法來設(shè)計。并浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第章諧振變換器的磁設(shè)計聯(lián)電感設(shè)計的具體要求為:并聯(lián)電感量:.?流過并聯(lián)電感的最大電流為:一?工作頻率為:并聯(lián)電感最大的儲能玩 戤可以根據(jù)式.計算得到:./。釓一去? 島一并聯(lián)電感三的彳值可以表示為:, 。肛磊等廠 局吃勰%夕其中為窗口使用系數(shù),一般取.;工作頻率廠;最大工作磁通緣戡;墨、為磁芯結(jié)構(gòu)常數(shù),典型值為墨對于電感,:一.。經(jīng)過計算可得舢。根據(jù)天通的磁芯資料,選擇最接