半桥变换器磁元件设计(1H)

南京航空航天大学Jieminzh@周洁敏2012年11月9日北京“开关电源中的磁元件设计”专题2

开关电源中常见的磁性材料专题3

变压器中的分布参数及线圈专题1

开关电源中磁性材料的基本参数专题4

变压器损耗及热设计专题5

磁元件设计的基本问题专题6

正激变换器变压器设计专题7半桥变换器设计专题8

直流滤波电感设计的基本问题专题12

磁粉芯直流滤波电感设计专题13

平面磁元件简介专题10

反激变压器电感设计（连续）专题15

开关电源热设计专题14

磁集成技术简介专题11

反激变压器电感设计（断续）专题9

带气隙的铁氧体电感设计7.1半桥变换器对磁芯的要求7.2半桥变换器拓扑输出功率公式的推导7.3半桥变换器变压器设计举例7.1

半桥变换器对磁芯的要求基本半桥变换器优点是晶体管双端承受的电压应力是输入电压。K接通适用120V输入的欧洲市场，交流正半周对电容C1充电，充电路径如图红色线所示。交流负半周对电容C2充电，充电路径如图蓝色线所示。电容上的电压为168VK断开适用220V输入的中国市场整流输出电压电容桥臂中点电压优点晶体管电压应力低磁芯工作在磁化特性曲线的1,3象限，半桥变换器的磁感应增量取峰值磁密期望值的两倍。最大导通时间的确定为了防止上下两管共同导通，每个管子的导通时间必须限制在半周期的80%以内，所以每个管子的最低输入电压时的最大导通时间为输入电压、初级电流、输出功率之间的关系设效率为80%当输入电压为最小值时，输入功率为初级电流脉冲等效为平滑电流波形的峰值变换器拓扑输出功率公式推导半桥变换器磁芯要求，即磁芯的Ⅲ类工作状态。双向磁化—推挽、半桥和全桥、变换器磁芯要求.Ⅲ类工作状态（a）电路图（b）初级绕组电流波形半桥变换器原理及波形图设初级绕组电流有效值初级绕组电流平均值（半周期）窗口利用率原边绕组所占窗口是总窗口Aw的一半原边绕组一匝导线所占面积A11输出功率为原边绕组电流有效值变压器初级绕组上的电压是输入电压的一半ΔB=2Bmax，Dmax=0.8取电流密度长度单位；cm【例题1】采用半桥拓扑电路，工作频率为200kHz，要求输出功率为500W，磁芯材料选择铁氧体3C92，效率为85%，工作温度小于100°C，请选择磁芯牌号。【解】如图所示是菲利普公司3C92磁芯的磁化特性曲线，选择最大磁密为250mT，计算AP值，即半桥变换器变压器设计举例磁芯牌号为3C92，选择型号为ETD29磁芯如果选择EC35磁芯完毕电压型任何双向磁化的磁芯，磁通偏移问题最为严重磁通密度不能跟随磁场强度下降到零；即：励磁电流或磁场强度从最大值下降到零，但磁通密度却不下降到零，而是停留在被称为“剩磁”的剩余磁通密度位置上。（3）磁化电流增加，表示激磁电感能量增加，通常采用缓冲和箝位吸收激磁能量，使电路损耗增加。（1）在磁芯的磁路中串联一个小气隙，这将使磁化电流增加，且非常有利于避免饱和。（2）电路中的电阻压降可以抵消驱动波形中不对称。解决磁通偏移的方法讨论（4）解决磁芯不对称问题，比较好的方法采用电流型控制模式，使之自动平衡，但又出现了新的问题，由于交替开关期间产生了安秒不等，使两桥臂的分压电容上的电压向正或负母线偏移。这将导致更为严重的偏移。最简单解决偏磁问题的方法是在变压器初级绕组中串联一个电容。利用电容隔离激励波形中的直流分量。这种变换器称为不对称半桥变换器,有关不对称半桥需要专门时间讲