AP法設(shè)計(jì)開關(guān)變壓器

AP法(即面積乘積法)被推薦為選擇磁心的一種有效方法，AP法原本是針對(duì)傳統(tǒng)的工頻正弦波鐵心變壓器而提出的，本文利用AP法設(shè)計(jì)開關(guān)變壓器。

推挽逆變的問題分析

能量回饋，主電路導(dǎo)通期間，原邊電流隨時(shí)間而增加，導(dǎo)通時(shí)間由驅(qū)動(dòng)電路決定。

圖1 推挽逆變能量回饋等效電路

圖1(a)為S1導(dǎo)通、S2關(guān)斷時(shí)的等效電路，圖中箭頭為電流流向，從電源UI正極流出，經(jīng)過S1流入電源UI負(fù)極，即地，此時(shí)FWD1不導(dǎo)通;當(dāng)S1 關(guān)斷時(shí)，S2未導(dǎo)通之前，由于原邊能量的儲(chǔ)存和漏電感的原因，S1的端電壓將升高，并通過變壓器耦合使得S2的端電壓下降，此時(shí)與S2并聯(lián)的能量恢復(fù)二極管 FWD2還未導(dǎo)通，電路中并沒有電流流過，直到在變壓器原邊繞組上產(chǎn)生上正下負(fù)的感生電壓。如圖1(b);FWD2導(dǎo)通，把反激能量反饋到電源中去，如圖 1(c)，箭頭指向?yàn)槟芰炕仞伒姆较颉?/p>

各點(diǎn)波形分析

當(dāng)某一PWN信號(hào)的下降沿來臨時(shí)，其控制的開關(guān)元件關(guān)斷，由于原邊能量的儲(chǔ)存和漏電感的原因，漏極產(chǎn)生沖擊電壓，大于2UI，因?yàn)榧尤肓薘C緩沖電路，使其最終穩(wěn)定在2UI附近。

圖2

當(dāng)S1的PWN 信號(hào)下降沿來臨，S1關(guān)斷，漏極產(chǎn)生較高的沖擊電壓，并使得與S2并聯(lián)的反饋能量二極管FWD2導(dǎo)通，形成能量回饋回路，此時(shí)S2漏極產(chǎn)生較高的沖擊電流，見圖2。

圖3 推挽DC-DC變換器主電路

原理設(shè)計(jì)

圖3為簡化后的主電路。輸入24V 直流電壓，經(jīng)過大電容濾波后，接到推挽變壓器原邊的中間抽頭。變壓器原邊另外兩個(gè)抽頭分別接兩個(gè)全控型開關(guān)器件IGBT，并在此之間加入RC吸收電路，構(gòu)成推挽逆變電路。推挽變壓器輸出端經(jīng)全橋整流，大電容濾波得到220V直流電壓。并通過分壓支路得到反饋電壓信號(hào)UOUT。

以CA3524芯片為核心，構(gòu)成控制電路。通過調(diào)節(jié)6、7管腳間的電阻和電容值來調(diào)節(jié)全控型開關(guān)器件的開關(guān)頻率。12、13 管腳輸出PWM脈沖信號(hào)，并通過驅(qū)動(dòng)電路，分別交替控制兩個(gè)全控型開關(guān)器件。電壓反饋信號(hào)輸入芯片的1管腳，通過調(diào)節(jié)電位器P2給2管腳輸入電壓反饋信號(hào)的參考電壓，并與9管腳COM端連同CA3524內(nèi)部運(yùn)放一起構(gòu)成PI調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)PWM脈沖占空比，以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓220V的目的。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表面，輸出電壓穩(wěn)定在220V，紋波電壓較小。最大輸出功率能達(dá)到近600W，系統(tǒng)效率基本穩(wěn)定在80%，達(dá)到預(yù)期效果。其中，由于IGBT效率損耗較大導(dǎo)致系統(tǒng)效率偏低，考慮如果采用損耗較小的MOSFET，系統(tǒng)效率會(huì)至少上升10%~15%.