單端反激電子變壓器的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-26 22:13 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 …………………………………………………………(21)關(guān)于變壓器的繞組具體結(jié)構(gòu)，本文不進(jìn)行討論。6 電流連續(xù)模式單端反激變壓器的設(shè)計(jì)原理 在不連續(xù)模式工作的單端反激變壓器設(shè)計(jì)原理基礎(chǔ)上，現(xiàn)在討論連續(xù)模式工作的反激變壓器的設(shè)計(jì)問題。所謂連續(xù)模式反激變壓器是指重負(fù)載時(shí)以電流連續(xù)模式工作、輕負(fù)載時(shí)自動(dòng)退為不連續(xù)模式工作狀態(tài)，并不是說不管負(fù)載輕重或輸入電壓高低，變壓器一定處于電流連續(xù)模式運(yùn)行。 反激變壓器工作在電流連續(xù)模式時(shí)的輸入功率Pi的表達(dá)式 反激變壓器工作在電流連續(xù)模式狀態(tài)時(shí)，每個(gè)周期磁心把所儲(chǔ)能量的一部分釋放給次級(jí)回路，而釋放的這部分能量必然等于初級(jí)電流變化存入磁心的能量。所以其傳輸功率的表達(dá)式可寫成： …………………………………………………………………(22)式中：Pi是輸入功率，L1是初級(jí)電感量，i1P為初級(jí)電流的峰值，i1b為每個(gè)周期初級(jí)電流的起始值。T為開關(guān)周期。根據(jù)： …………………………………………………………………(23)（22）式可寫成 ………………………………………………………………(24)原（24）式有誤，應(yīng)為………………………………………………………………(24)式中：E為輸入電壓， Ton為開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間。 由（23）式和（24）式聯(lián)立可得到 ……………………………………………………………(25)或…………………………………………………………(26) 由于電感L1的儲(chǔ)能放能，實(shí)質(zhì)上就是磁心的儲(chǔ)能和釋放能量，根據(jù)磁心每個(gè)周期內(nèi)儲(chǔ)能的增加和釋放能量相等，可寫出傳輸功率為： ……………………………………………………………(27) 式中: Bm為工作磁通密度峰值。 Br為磁心釋放能量結(jié)束時(shí)剩下的磁通密度，不是材料的剩余磁通密度。 Ve為磁心的有效體積。 μ0為真空絕對(duì)磁導(dǎo)率，μ0=4π107 μe為磁心的有效磁導(dǎo)率。 （27）式中的Bm相應(yīng)于初級(jí)電流i1達(dá)到i1P時(shí)的磁通密度，Br相對(duì)應(yīng)于i1起始值i1b時(shí)的起始磁通密度。 反激連續(xù)模式變壓器與不連續(xù)模式變壓器之間的設(shè)計(jì)比較 有時(shí)輸入電壓的變化范圍很寬，負(fù)載的變動(dòng)范圍也很大，用不連續(xù)模式的反激變壓器無法滿足設(shè)計(jì)要求?；蛘叱跫?jí)繞組匝數(shù)N1不大而匝比n很大造成N2過小不便繞制，可采用連續(xù)模式的反激變壓器。 初級(jí)電感L1應(yīng)大于LA，也大于LB。一般可在LA的2倍至4倍之間選定L1，設(shè)選定的L1是LA的Kr倍。（原文用n表示，現(xiàn)改為Kr表示）則 …………………………………………………………………………(28) 在Tonmax、傳輸功率和磁心都相同的條件下，如果不連續(xù)模式變壓器初級(jí)電流達(dá)到的峰值為IAP，則改用連續(xù)模式變壓器時(shí)，其i1的峰值和起始值可用下面的兩個(gè)公式分別計(jì)算。 ………………………………………………………………(29) ………………………………………………………………(30) 初級(jí)電流起始值i1b與峰值i1P之間的關(guān)系為： …………………………………………………………………(31) 由上式可知，當(dāng)Kr為3時(shí)，i1b=，當(dāng)Kr為4時(shí)，i1b=。由于磁心不變，氣隙不變，電感應(yīng)與匝數(shù)N2成正比，以此可計(jì)算出連續(xù)模式變壓器的：…………………………………………………………………(32)式中，NA1表示初級(jí)電感為LA時(shí)需要的初級(jí)繞組匝數(shù)。 匝比n用下式計(jì)算 ………………………………………………………(33) 此式是輸入電壓處于最低Emin，開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間達(dá)到最大值Tonmax時(shí)磁心的磁通復(fù)位條件。當(dāng)不是處于最低時(shí)，磁通復(fù)位的條件為： ……………………………………………………………………(34)（34）式可寫成： ……………………………………………………………………(35) 對(duì)于（35）式的理解，我們與現(xiàn)行各文獻(xiàn)所持觀點(diǎn)有著重大分歧?，F(xiàn)行各資料同意（34）式是反激變壓器進(jìn)入連續(xù)模式后，磁心的磁通復(fù)位應(yīng)遵循的必要條件，于是就得出所以（34）式故成立的結(jié)論，再進(jìn)一步就得出變壓器進(jìn)入連續(xù)模式后，輸出電壓V0用（35）表示與負(fù)載無關(guān)的結(jié)論【3】【4】。于是又得出靠調(diào)節(jié)導(dǎo)通脈寬Ton與截止脈寬Toff之比使輸出電壓V0穩(wěn)定的結(jié)論。這樣一來，就在無形之中把（35）式變成了以電流連續(xù)模式工作的反激變換器穩(wěn)壓的原理。 我們雖然也認(rèn)為（34）式是磁通復(fù)位的條件，即變壓器進(jìn)入連續(xù)模式工作后，不管負(fù)載RL有何變化，必需保證（34）式成立。要使（34）式成立，匝比已繞定，V0要恒定，對(duì)于不同的E，只能有一個(gè)固定的Ton與Toff之比值。如果E固定后又把Ton與Toff的比值調(diào)大或調(diào)小，（34）式均被破壞。（34）式不成立了，磁心的磁通就不能復(fù)位。所以，靠調(diào)節(jié)Ton與Toff的比值使V0穩(wěn)定是講不通的。實(shí)際上Ton與Toff不是相互獨(dú)立的量，它們的關(guān)系是： ………………………………………………………………………(36) 把（36）式代入（34）得到 …………………………………………………………………(37) （37）式表明，變壓器在連續(xù)模式工作時(shí)，輸入電壓E增高時(shí)，占空比D必定縮小。 連續(xù)模式工作時(shí)的穩(wěn)壓原理 設(shè)變換器效率為100％。輸出功率為 ………………………………………………………………………(38) 由（38）式與（25）式相等解得 …………………………………………
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