【正文】 VD 導(dǎo)通。負(fù)載電流繼續(xù)流過 VD2，此時(shí)加在 變壓? ?123 1 s in Cm M mUT IZ? ? ???? ????? ? ? ? ? ? ? ?33 1 CMMmpmUT T I IZii ????? ? ? ????12 0siT nC V I?? ? ? ? 202i s iM M o nmmV n C VI I TL L I? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?2s i nC S i M m mU t V I Z t T?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?2c o sp m M mi t i t I t T?? ? ? ?燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 器一次側(cè)繞組上的電壓為 UC，勵(lì)磁電流開始線性減小。由于 反并聯(lián)箝位二極管 VD 導(dǎo)通，箝位開關(guān)管 S2的電壓被箝位在零。所以箝位開關(guān)管 S2可以被零電壓開通。在 T4時(shí)刻，勵(lì)磁電流下降至零，開關(guān)狀態(tài) 4 結(jié)束。 持續(xù)時(shí)間為 (215) 勵(lì)磁電流為 (216) (5)開關(guān)狀態(tài) 5 在這個(gè) 階段，箝位 二極管 VD 自然截止，勵(lì)磁電流開始經(jīng)過箝位開關(guān)管S2反向 流動。當(dāng)勵(lì)磁電流為 ip(T3)時(shí)，關(guān)斷箝位開關(guān)管 S2。由于箝位電容 C和結(jié)電容 Cs的存在，其兩端電壓不能突變，因此箝位開關(guān)管 S2可以 零電壓關(guān)斷。勵(lì)磁電流和持續(xù)時(shí)間分別為 (217) (218) (6)開關(guān)狀 態(tài) 6 箝位開關(guān)管 S2關(guān)斷后，勵(lì)磁電流流過結(jié)電容 Cs， Cs開始放電，勵(lì)磁電流繼續(xù)反向增加。此時(shí) (219) (220) 當(dāng)結(jié)電容 Cs電壓下降到輸入電壓 Vi 時(shí)，開關(guān)狀態(tài) 6 結(jié)束。 ? ?34 3mCmT L T Ui?? ? ? ? ? ?33Cmmm UTTLi t i t? ? ?? ? ? ?4Cmm U TLi t t? ? ?? ?4 5 3 CmmT T ULi?? ? ? ? ? ?55c o s s i nm m mC S CiU V U T Z Tt t t??? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?355c o s s i nCmm mmp UT T TZi t i t t??? ? ? ? ?第 2章 正激變換 器 15 持續(xù)時(shí)間為 (221) 此時(shí)，勵(lì)磁電流為 (222) (7)開關(guān)狀態(tài) 7 在此階段， 結(jié)電容 Cs 電壓有繼續(xù)下降的趨勢，變壓器一次側(cè)電壓繼續(xù)為正，二次繞組側(cè)也變?yōu)檎?，二極管 VD1 導(dǎo)通， VD2 同時(shí)也繼續(xù)導(dǎo)通，因?yàn)橐淮蝹?cè)電流太小不能提供負(fù) 載電流，因此，二極管 VD1和 VD2同時(shí)導(dǎo)通，二次側(cè)電壓鉗位至零，一次側(cè)電壓也變?yōu)榱恪Ｗ儔浩鞯膭?lì)磁電流繼續(xù)保持不變，流經(jīng)二極管 VD1,即 ip=0。根據(jù)變壓器一、二次側(cè)電流關(guān)系，流過二極管 VD1的電流為 (223) 流過二極管 VD2的電流為 (224) T7時(shí)刻，開通開關(guān)器件 S1，開始下一個(gè)開關(guān)周期。 ? ?56 1 31 Cmm pUT Ttg Z i? ? ??? ????? ? ? ?3 5 6 5 6c o s s i nCM mmmp UI T T TZi ??????? ?3 Ms nIi ?? ?? ?0043 MssI I n Iii? ? ? ? ?燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 有源箝位正激變換器典型參數(shù)分析 基于以上對有源箝位正激變換器的工作過程分析，我們可以推導(dǎo)出變換器參數(shù)計(jì)算公式。 箝 位電容 C 的箝 位電壓 UC 的計(jì)算 變壓器一次繞組所加的正負(fù)電壓伏 秒積保持相等，變壓器才可以完全磁通復(fù)位。因?yàn)殚_關(guān)狀態(tài) 3和 6 的時(shí)間相對于開關(guān)狀態(tài) 4 和 5 來說很短，在分析過程中，可將其忽略，如此 (225) 當(dāng)輸入電壓最小時(shí)，占空 比將會達(dá)到最大值，此時(shí)留給變壓器磁通復(fù)位時(shí)間最短。為了在最短時(shí)間內(nèi)完成磁通復(fù)位，箝位電容電壓最大值為 (226) 箝 位電容 C 的選型計(jì)算 在分析工作過程時(shí)，認(rèn)為 C足夠大，其兩端電壓看作保持不變。然而實(shí)際應(yīng)用電路當(dāng)中，箝位電容的電壓有一定的波動。在開關(guān)狀態(tài) 4，箝位電容 C 充電，電壓會升高，在開關(guān)狀態(tài) 5，箝位電容 C 放電，電壓會降低。如此電壓波動為 (227) 011C iV D nUU DD????max0max 1c nUU D? ?? ? ? ?331 CmCtmt UTTCLU itdt?????????? ?? ?22m mCLIUC??第 2章 正激變換 器 17 假如不考慮開關(guān)狀態(tài) 6 對勵(lì)磁電流的影響，有 (228) 將式 (223)和 (228)代入式 (227),有 (229) △ UC 和 UC 的比值是： (230) 理論上， △ UC 和 UC的比值的最大值為 (231) 如果取 △ UC 和 UC 的比值 的最大值小于等于 10%，可得到 (232) 開關(guān)器件 S1 和 S2驅(qū)動延遲時(shí)間的計(jì)算 開關(guān)器件 S1和 S2驅(qū)動信號的延遲時(shí)間 τ1 和 τ2 的合理設(shè)計(jì)是保證有源箝位單端正激變換器高效工作的關(guān)鍵技術(shù)。延遲時(shí)間 [7]過大，影響有效占空比。延遲時(shí)間過小，滿足不了要求。 開關(guān)器件 S2關(guān)斷到 S1開通的時(shí)間間隔為 (233) 式 (233)為 結(jié)電容 Cs和 Lm諧振的 1/4 周期。 ? ? 022 sism mmn U TV D TI LL? ??? ?20 18 sCmn U T DU LC ???? ? 21 8CCsmDTUU L C???? ???2m ax 8|CC msUU TLC? ?254msTC L?2 6 5 24msT T L C??? ? ?燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 事實(shí)上，這是滿足 UC 下降到零的極端條件。 開關(guān) 器件 S1的觸發(fā)信號給出后，變壓器的勵(lì)磁電感并沒有馬上變?yōu)槌潆姞顟B(tài)，而是繼續(xù)處于放電狀態(tài)一定時(shí)間后才轉(zhuǎn)為充電狀態(tài)，這就產(chǎn)生占空比丟失問題，占空比丟失的這段時(shí)間也即為式 (233)中的 τ2。 開關(guān)器件 S1 關(guān)斷到 S2 開通的時(shí)間間隔為 T3T1＜ τ2＜ T4T1,假如忽略T2T1，則 T3T1≈ T3T2≈ T6T5，如此可得 (234) 在 實(shí) 際 計(jì) 算 過 程 中 ， 式 (233) 和 (234) 可 按 最 壞 情況(Vi=Vdin(min),D=Dmax,Uc=Ucmax)來調(diào)節(jié)延遲時(shí)間常數(shù)。 變壓器磁芯參數(shù)分析 高頻變壓器作為能量傳送、升降壓及電氣隔離的磁性元件，在開關(guān)電源中非常重要。其性能好壞不僅關(guān)系到變壓器本身的效率、發(fā)熱等問題，而且將決定著整個(gè)逆變器的技術(shù)性能，甚至導(dǎo)致功率管的損壞和逆變失敗。因此，研究變壓器的設(shè)計(jì)方法還是十分必要的 ，首先我們來研究變壓器磁芯。 確定磁芯尺寸有兩種 途徑 [8]： 第一種 途徑是 按制造廠商提供的圖表， 依據(jù)各種磁芯可傳遞的能量來選擇磁芯。 這種方 法 的優(yōu)點(diǎn)是能快速確定磁芯使 用的范圍， 為 設(shè)計(jì)節(jié)省時(shí)間。 缺點(diǎn)是選擇較模糊，不能準(zhǔn)確確定需要磁芯結(jié)構(gòu)類型，不利于某些參數(shù)推算。 第二種 途徑是計(jì)算方式 : 目前主要有兩種方法：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，根據(jù) AP 值查表 確定所需磁性材料的編號， 稱為 AP 法。 第二種方法是先求出幾何參數(shù)，查表找出磁芯編號，然后進(jìn)行設(shè)計(jì)，又稱為 KG法。 下面推導(dǎo)兩種設(shè)計(jì)方法具體計(jì)算過程： ? ?12 4 1 2m ssL C D T??? ? ?第 2章 正激變換 器 19 AP 法計(jì)算推導(dǎo) 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在開關(guān)工作時(shí)，原邊電壓 UP為 (235) 式中 UP變壓器原邊電壓 ,單位 V Kf 波形系數(shù)，正弦波時(shí)為 ,方波時(shí)為 4 Np變壓器一次側(cè) 匝數(shù) fs開關(guān) 器件 工作頻率，單位 Hz Bw工作磁通密度，單位 T Ae磁芯有效面積，單位 m2 磁芯的窗口面積 AW 乘以使用系數(shù) K0 為有效面積 , 該面積為一次側(cè) 繞組PN 占據(jù)的窗口面積 PPNA與二次側(cè) 繞組 SN 占據(jù)的窗口面積 SSNA之和 (236) 式中 0K 使用系數(shù) ( 0 1K? ),一般與線徑、繞 組數(shù)有關(guān)，典型值為 PA 一次側(cè) 繞組每匝所占的面積 WA 磁芯窗口面積 SA 二次側(cè) 繞組每匝所占的面積 每匝所用面積與流過該匝的電流 I 和電流密度 J 的關(guān)系為 : (237) (238) 整理以上各式得到： (239) ppf s w eU K N f B A?0 W P P SSK A N A N A??1P IA J?2S IA J?0P P S S