【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 形成為線電壓的包絡(luò)線，其平均值是d2U =2 .34 U =2 .34 280 =8 89. 2( v )?。 可見 , dU 在 ~。 與電容濾波的單相橋式不可控整流電路相比 , dU 的變化范圍小很多 ,當(dāng)負(fù)載加重到一定程度后， dU 就穩(wěn)定在 。 2 電流平均值 輸出電流平均值 IR為 與單相電路情況一樣 ,電容電流 Ci 平均值為零 ,因此 Rd II ? 在一個(gè)電源周期中， id 有 6 個(gè)波頭，流過(guò)每一個(gè)二極管的是其中的兩個(gè)波頭，因此二極管電流平均值為 Id 的 1/3，即 / 3 / 3V D d RI I I?? (3) 二極管承受的電壓 二極管承受的最大反向電壓為線電壓的峰值，為 26U 。 二極管整流橋的選擇 家 用 單相輸入 的電壓為 220V，其上限電壓值為 22 0 (1 0. 2) 26 4V? ? ?，其幅值電壓可以達(dá)到 2 6 4 1 .4 1 4 3 7 3 .3 V??左右。又因?yàn)檎鳂蛑械亩O管在承受反向電壓時(shí)由兩只二極管串聯(lián)承擔(dān)，因此，可以選取耐壓為 400、電流為 50A 的整流橋。 dR UI R?3?RC?? ?12322232326 sin36 sintRCttd U ed U td t d t???????????????????? ? ??????????????????????? ? ? ??（）（） 8 輸入濾波電容的選擇 當(dāng)交流電源停電或漏掉一個(gè)周期波形時(shí)，一般希 望輸出 電壓能維持一段時(shí)間后再開始下降，設(shè)計(jì)時(shí)取電源輸出的保持時(shí) 10dt ms? ,整流輸出電壓從 19 8 ( 22 0 0. 9 19 8 )V ??下降到150V 時(shí)，輸出才開始下降，根據(jù)能量守恒定律，在 dt 期間輸出的能量是由輸入濾波電容釋放的能量供給的，所以： 取 3000 uf，實(shí)際上采用 400V/750 uf 的電解電容作為輸入濾波電容。 交流輸入濾波器的選擇 交流輸入濾波器由π型濾波器組的效率η = ，則交流輸入功率應(yīng)為： , 在交流電網(wǎng)降為 90% 電壓時(shí)，模塊輸入的交流電流為： / m iI P U A??， 由此我們選用 DL10K1 濾波器，其工作電壓為單相交流 220V、 5060HZ，電流為 10A。 2 2 2 2 3 2 21 1 0 1 0 11 / 2 ( ) ( / ) , 2 / ( ) 2 4 8 1 0 1 0 / 0 .9 ( 1 9 8 1 5 0 ) 3 0 2 0C C d d C CC V V P t C P t V V u F?? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?0 / 48 50 / 266 7mPP ?? ? ? ? 9 第 3 章 DCDC 轉(zhuǎn)換 電路設(shè)計(jì) DCAC逆變 電路設(shè)計(jì) 在對(duì)于此 類 電路的 分析后，我采用的是移相全橋 ZVS DCDC 變換電路，其電路圖如 圖31 所示： 圖 31 改進(jìn)型移相全橋 ZVS 電路圖 移相全橋開關(guān) PWM 電路的控制方式有幾個(gè)特點(diǎn)： （ 1） 在一個(gè)開關(guān)周期 ST 內(nèi)，每個(gè)開關(guān)管處于通態(tài)和斷態(tài)的時(shí)間是固定不變的。導(dǎo)通的時(shí)間略小于 /2ST ，而關(guān)斷的時(shí)間略大于 /2ST 。 （ 2） 同一個(gè)半橋中，上下兩個(gè)開關(guān)不能同時(shí)處于通態(tài)，每個(gè)開關(guān)關(guān)斷到另一個(gè)開關(guān)開通都需要經(jīng)過(guò) 一定的死區(qū)。 （ 3） 分析互為對(duì)角的兩對(duì)開關(guān) Q1Q4和 Q2Q3 的開關(guān)函數(shù)波形可知， Q1 的波形比 Q4 超前，而 Q2比 Q3 的波形超前，記超前的時(shí)間為 t? ，則移相全橋型零電壓開關(guān) PWM 電路的占空比為 1 /( / 2)sD t T? ?? 下面按時(shí)間段分析電路的工作過(guò)程，在分析過(guò)程中假設(shè)開關(guān)是理想的，并忽略電路中的損耗。 01~tt時(shí)段：在這一時(shí)段內(nèi)，開關(guān) Q1 和 Q4都處于通態(tài)，直到 1t 時(shí)刻， Q1 關(guān)斷。 10 12~tt時(shí)段： 1t 時(shí)刻，開關(guān) Q1關(guān)斷后，電容 12ssCC、 與電感 rL 、 L 構(gòu)成諧振回路，其中二次電感折算到一次回路參與諧振，如圖 32所示，在諧振 過(guò)程中， Au 不斷下降，直到 Au =0，Q2 導(dǎo)通，電流 Lri 通過(guò) 1SVD 續(xù)流。 圖 32 12~tt階段的等效電路 23~tt時(shí)段： 2t 時(shí)刻，開關(guān) Q2開通，由于此時(shí)其反并聯(lián)二極管 1SVD 正處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此Q2 開通時(shí)電壓為零，開通過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生開關(guān)損耗， Q2 開通后，電路狀態(tài)也不會(huì)改變，繼續(xù)保持到 3t 時(shí)刻， Q4 關(guān)斷。 34~tt時(shí)段： 4t 時(shí)刻，開關(guān) Q4關(guān)斷后電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)為如 圖 33所示，這時(shí)變壓器一次和二次電壓均為零，相當(dāng)于短路，因此變壓器一次側(cè) 34SSCC、 與 rL 構(gòu)成諧振回路。諧振過(guò)程中，諧振電感 rL 的電流不斷減小， B 點(diǎn)電壓不斷上升，直到 Q3 的反并聯(lián)二極管 3SVD 導(dǎo)通。這種狀態(tài)維持到 4t 時(shí)刻，開關(guān) Q3 開通。 Q3 開通時(shí)， 3SVD 導(dǎo)通，因此 Q3 是在零電壓的條件下開通的，開通損耗 為零。 圖 33 34~tt階段的等效電路 D1LLLCC1C2LrSRAU0Ui++VDs1C s 4V D s 3LLC s 3CRV D 1S1+UiV D 2L+ 11 高頻變壓器的設(shè)計(jì) 逆變變壓器是通信開關(guān)電源整流模塊的重要組成部分 ,它對(duì)電源模塊的效率和工作可靠性 ,以及輸出電氣性能起著非常重要的作用 ,因此逆變變壓器的設(shè)計(jì)就顯得很重要 ,不過(guò)要做到精確地設(shè)計(jì)卻是不容易的。設(shè)計(jì)過(guò)程中要按照一定的原則和方法、步驟和細(xì)心地核算，才可能設(shè)計(jì)出符合要求的逆變變壓器。 逆變變壓器的設(shè)計(jì)原則 ①根據(jù)逆變變壓器 的輸出功率容量，充分考慮電力電子開關(guān)器件和電路的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，合理設(shè)計(jì)出逆變變壓器的工作頻率，以使變壓器具有可實(shí)現(xiàn)性和合理的成本。 ②確定的工作頻率、鐵磁材料的發(fā)展現(xiàn)狀和逆變變壓器的安裝方式，選擇合適的鐵芯材料和其形狀，以使逆變變壓器具有可生產(chǎn)性和合理的成本。 ③定鐵芯窗口利用系數(shù)，要充分考慮逆變主電路的拓?fù)湫问?，輸出電路形式，可達(dá)到的繞制工藝，而這些都與逆變變壓器的負(fù)載、輸入、輸出電源等級(jí)、輸出容量、可靠性指標(biāo)等有很大關(guān)系。 ④ 定合適的最大工作磁通密度，要根據(jù)鐵芯和材料、變壓器最高溫升、工作環(huán)境和散熱技術(shù) 等諸多因素，既要使鐵芯具有合理的使用率，又限制了鐵芯損耗。 ⑤確定銅線的電流密度，要根據(jù)逆變電路的工作頻率，充分考慮導(dǎo)線的形狀和集膚效應(yīng)，以合理設(shè)計(jì)導(dǎo)體的截面積和合適的銅耗，做到既節(jié)省材料，又限制了銅耗。 電磁理論知識(shí) 磁路的基本定律主要有磁通連續(xù)性原理、安培環(huán)路定律、磁路歐姆定律和法拉第電磁感應(yīng)定律等，這些都是變壓器鐵芯磁路的基礎(chǔ)理論，這里所涉及到的幾個(gè)公式如下： ( / ) ( / )t B tV N d d NS d d?? ? ? 20 /eL N S l??? 式中： V 為變壓器繞組電壓（ V）； N 為變壓器繞組匝數(shù)； ? 為磁通量， ?=BS ； B 為鐵芯工作磁通密度（ T ）； L 為變壓 器勵(lì)磁電感（ H ）； 70 4 10????? 為真空磁導(dǎo)率； S 表示鐵芯的有效橫截面積； L 表示平均磁路長(zhǎng)度（ m ）。 12 變壓器鐵芯材料的磁滯回線也是變壓器設(shè)計(jì)的最常見依據(jù)之一，磁滯回線是磁通密度B 磁感應(yīng)強(qiáng)度 H 之間的關(guān)系 曲線。 鐵芯磁通密度 B和磁通感應(yīng)強(qiáng)度 H之間的關(guān)系，也就是磁滯回線的切線斜率，叫做鐵芯磁導(dǎo)率，用 μ表示， 即 /BH?? 式中 ： 0 e? ??? 逆變變壓器的設(shè)計(jì)步驟 我們所用到的變壓器 ， 其 兩 個(gè)半周期都用同一個(gè)原邊繞組，磁芯和繞組使用率都比較高。為了減少磁化電流，最好原邊繞組匝數(shù)較多，電感量大，為此，選用高導(dǎo)磁率合金材料的磁芯是合適的，而且磁芯不帶氣隙。 具體設(shè)計(jì)步驟如下： 選擇鐵芯型號(hào) 根據(jù)輸出功率、效率求出輸入功率。我們?cè)O(shè)計(jì)的電源為 48V、 50A 的直流電源，用于通信系統(tǒng)的直流操作電源系統(tǒng)。輸出功率為： 0 48 50 240 0Pw? ? ? 效率按 91%計(jì)算，則輸入功率： 2 4 0 0 / 0 .9 1 5 2 6 2 3iP ?? 又知工作頻率 為 100KHZ，所以由鐵芯選擇圖可以選擇 合適的 磁芯。 選擇最佳磁感應(yīng)強(qiáng)度 變壓器設(shè)計(jì)為求有最佳效率，均從銅耗等于鐵耗出發(fā)的。對(duì)于每一個(gè)設(shè)計(jì)，有一個(gè)最 佳磁感應(yīng)強(qiáng)度幅值 Bopt，它依賴于工作頻率、鐵芯損耗，所加的電壓和原、副邊的匝數(shù)比等等。 線圈匝數(shù)計(jì)算 原邊線圈匝數(shù)： S onP eVtN BA?? ?? 13 式中： sV —— 原邊線圈所加直流電壓，在有波動(dòng)時(shí)取小值（ V ）； ont —— 最大導(dǎo)通時(shí)間（ s? ） ； B? — 一總磁感應(yīng)強(qiáng)度增量（ T） ； eA —— 磁芯有效面積 （ 2mm ） 。 從上面分析可以確定每伏所需匝數(shù)．輸出回路壓降大小加上輸出額定電壓 Vo 即為副邊電壓 Vs．根據(jù)這兩個(gè)參數(shù)可以確定副邊線圈的匝數(shù)。 對(duì)于高頻變壓器的設(shè)計(jì)，常用的有兩種方法，第一種是先求出磁芯窗口面積 Aw 與磁芯有效截面積 Ae 的乘積 AP（ AP= Aw*Ae 稱磁芯面積乘積）。根據(jù) AP 值，查表找出所需磁性材料的編號(hào)，稱為 AP 法。第二種是先求出幾何參數(shù)，查表找出磁芯編號(hào)，再進(jìn)行設(shè)計(jì)，稱為 Kg 法。 本設(shè)計(jì)采用面積乘積法 ,即 AP 法。先求出磁窗口面積 Aw 磁芯有效面積 Ae 的乘積AP(AP=Aw*Ae),根據(jù) AP 值 ,查表找出所 需的材料之編號(hào)。 窗口利用系數(shù) Kc 取 ； 變壓器的效率取 ； 選用 OD 型微晶合金， Bm 取 ；占空比為 1；波形系數(shù) K 取 4； Ke =1 假設(shè)輸出整流部分的效率是 ，則變壓器輸出功率為 2 4 6 29 7 ??? ?PP TO 原邊 PN 匝 ,副邊 Ns 匝的變壓器在 PN 上以電壓 1V 工作時(shí) ,根據(jù)法拉第定律 : 1 f s s w eV K f N B A? ? ? ? ? (1) sf 開關(guān)工作頻率 WB 工作磁通 eA 磁芯有效面積 fK 波形系數(shù) ,有效值與平均值之比 .正波時(shí)為 ,方波時(shí)為 4。 (2) 鐵心窗口面積乘上使用系 數(shù)為有效面積 ,該面積為原邊繞組 PN 占據(jù)的窗口面積 SAPN 與副邊繞組 Ns 占據(jù)的窗口面積 SASN 之和。 C w p p s sK A N A N A? ? ? ? (3) 1pf s w eVN K f B A? ? ? ? 14 CK 窗口使用系數(shù) ( CK ? 1)。 PA 原邊繞組每匝所占用面積 。 WA 鐵心窗口面積 。 SA 副邊繞組每匝所占用面積 . 每匝所占用面積與流過(guò)該匝的電流值 I 和電流密度 J 有關(guān) ,如下式所示： , 整理（ 1,(2),(3),各式得 即 (4) 上式表明 ,工作磁通 密度 wB ，開關(guān)工作頻率 sf 窗口面積使用系數(shù) CK ,波形系數(shù) fK 和電流密度 J 都影響到面積的乘積 .電流密度 J 直接影響到溫升 ,也影響到 weAA。 即 ()Xf w eJ K A A? ? ? fK 電流密度比例系數(shù) 。 X常數(shù) .由所用磁芯確定 。 整理得 : pA