移相全桥参数

●输入电压：270VDC±20%

●输出电压：60V

●输出电流：25A

4.1.2  变压器的设计

 1)原副边匝比

为了降低输出整流二极管的反向电压，降低原边开关管的电流应力，提高高频变压器的利用率，高频变压器原副边匝比应尽可能大一些。为了在输入电压范围内能够输出所要求的电压，变压器的匝比应按输入电压最低时来选择。设副边最大占空比为0.425，此时副边电压为：

(V)

(4.1)

其中，为变换器的输出电压，为副边整流二极管的导通压降，为输出滤波电感寄生电阻在变换器额定输出时的直流压降，为变压器副边的最大占空比。

变压器的原副边匝比为：

2)选磁芯

初选新康达锰锌软磁铁氧体铁芯EE42A，其。

3)确定原副边匝数

匝数的确定可以先确定原边，也可先确定副边，但由于原边的电压是变化的，可根据输出是固定的来先确定副边匝数Ns，由电磁感应定律有： 

(4.2)

将，，，代入上式有：

取匝，又由，取匝，Np为变压器原边匝数。

4)导线的选取

导线应根据导线的集肤效应的影响来选取导线的线径，即根据穿透深度的大小来选取线径，导线线径应小于两倍的穿透深度，穿透深度根据下面的公式计算： 

(4.3)

式中为交变角频率，为导线的磁导率，为导线的电导率(此处，，，)，经过计算，可得mm，导线直径应小于，所以应选厚度小于0.375mm的铜皮，选取电流密度为，变压器原边的导电面积：

所以原边选用一层的铜皮绕制。此处为模块输入电压的最小值。

同理，变压器副边绕组的导电面积为，实际选用的铜皮一层绕制。

5)窗口面积核算

变压器的原副边都采用铜皮绕制，所以只需核算一下磁芯的窗口宽度即可。窗口中铜皮的厚度为原副边的铜皮厚度之和：mm，小于的窗口长度8.75mm，所选磁芯完全适合。

4.1.3  输出滤波电感的设计

1. 电感值的选取

滤波电感的经验设计是使电感电流的脉动为额定输出电流的，也就是说要使电感电流为额定输出的时电感电流是临界连续的，因为每个模块的额定输出为，所以应设定电感电流输出时电感电流是临界连续的，那么有： 

	(4.4)
	(4.5)

若考虑整流管压降和输出滤波电感寄生电阻而引起的直流压降，则：

(4.6)

其中Vin-mod max是模块输入电压的最大值。将、、、、、、代入上式，可计算得。

2. 滤波电感的设计

滤波电感的设计步骤：

1) 根据功率容量和工作状态，选用EE42磁芯，磁芯的有效导磁面积为Ae=182mm2。

2) 初选气隙d=1.7mm，根据公式：

(4.7)

可得绕组匝数N=13.9，取N=14，则实际气隙d=1.72mm。

3) 核算磁芯最高工作磁密Bm。根据公式：

(4.8)

其中，可得Bm=0.28T。EE42的饱和磁密Bs=0.39T，Bm4)导线的选取。

滤波电感电流有效值的最大值，取电流密度为4A/mm2，则需要的导线截面积为。考虑集肤效应，选用0.350.2mm2的铜皮单层绕制。

5) 窗口面积核算

滤波电感用铜皮绕制，因此只要核算窗口宽度即可。需要的窗口宽度为0.3514mm=4.9mm，小于EE42的窗口宽度8.75mm，该磁芯符合设计需要。

4.1.4  功率器件的选择

1) 开关管的选择

FB-ISOP组合变换器的开关管的电压应力为每个模块的输入电压，是总的输入电压的一半，可得，电流应力为每个模块输出电流折射到原边的电流值，可得，考虑裕量，可选用IXYS公司的IRFP460(500V/20A)。

2) 输出整流二极管的选择

变压器副边采用全波整流，因此输出整流二极管承受的电压为两倍的变压器副边电压，二极管的最大电压应力。二极管最大电流应力为，是每个模块输出电流的最大值。考虑一定的电压电流裕量，选用IXYS公司的共阴极二极管DSEC60-04AC (400V/230A)。

4.1.5  谐振电感的设计

1 电感值的选取

考虑到谐振电感的选用必须满足由于：

(4.9)

，因此=，选择选择最大占空比丢失为，可以得到谐振电感量为：

(4.10)

实际选取选择谐振电感为6.5。

根据原理样机的性能要求，选IRF460作为主开关管，在Vdc＝25V时，其结电容。MOSFET输出电容是非线性的，等效电容值与Vds有的关系[29]，因此：

(4.11)

滞后管开关时，变压器副边是短路的，实现软开关的能量只有Lr的能量。因此为了实现软开关，必须满足下式：

(4.12)

由此，可以得到：

(4.13)

此时对应的负载电流为(A)，是满载电流的33.8％，也就是说，当负载电流大于满载电流的33.8％时，滞后管可以实现软开关。

超前管的驱动信号之间的死区时间设置为td(lead)=200ns，在死区时间内，将即将开通的超前管的结电容电荷全部抽光所需要的电流为：

(4.14)

该电流对应于负载电流为，是负载电流的4.3%，也就是说，当负载电流大于满载电流的4.3%，超前管可以实现软开关。

2 谐振电感的设计

1) 根据功率容量和工作状态，选用EE33磁芯，磁芯的有效导磁面积为Ae=111mm2。

2) 初选气隙d=0.5mm，根据公式：

(4.15)

可得绕组匝数N=4.828，取N=5，则实际气隙d=0.54mm。

3) 核算磁芯最高工作磁密Bm。根据公式：

(4.16)

其中，可得Bm=0.1T。EE33的饱和磁密Bs=0.39T，Bm4) 导线的选取。

谐振电感电流有效值的最大值，取电流密度为4A/mm2，则需要导线的面积为=2.291mm2。这里选用励磁线（每股为φ0.1的漆包线100根绞制）绕制，其导电面积为mm2，因此需要的股数为＝3。

5) 窗口面积核算

取填充系数Ku=0.3，则需要磁芯的窗口面积为53S1/Ku＝39.25mm2，小于EE33的窗口面积为63.8mm2，所选磁芯满足要求。

4.1.6输出滤波电容和输入电容和选择

根据，ΔUo=0.1mV代入，2D=0.85，fs=100kHz，并将前面所求得的滤波电感值L代入，可求得C。