当前位置:文档之家› 48V-30A移相全桥ZVS-DC-DC-变换器的设计

48V-30A移相全桥ZVS-DC-DC-变换器的设计

17.1uH10470uFQ3FQA10N80CQ4 Q1Q2FQA10N80CDSEl2x61-06C330-400V53.7m HDSEl2x61-06CFQA10N80CFQA10N80C控制及驱动电路原理图:PC817VIN RAMP CLK SOFTS FREQSET DSET A-B DSET C-DUC3875VREF CS+VCOUTCOUTBOUTA OUTDCOMPEA- EA+SLOPEPGNDGNDC205C206RT U outCS+R206R202R203R205RsR204R201C201C203C204RTD1RTD2C202CR Css CTD1CTD2CT VINT1T2RgRg Rg RgD202D207D204D208D201D205D206D203VCVCG G S G GS电路各参数计算:一:高频变压器设计:(1).选择铁氧体材料的磁芯,设η=90%,其工作磁场强度取B m =0.12T ,电流密度取J =350 cm A 2/,k=0.4。

视在功率P T (全波结构时): )21(0+=ηP P T 。

kJ B f P APST 0m 4410⨯=代人参数得:AP =5.4 cm 4考虑到磁芯的温升及工作频率,取EE 型磁芯65x32x27(mm),则AP=30.7625(cm 4),Ae=535(mm 2),Aw=575(mm 2)。

具体参数如下表:(2).为了防止共同导通,取占空比D m ax =O.4,初级绕组匝数:N1==A B f D U eS ∆mmax 1=AB f DU eS mmax 12其中:B ∆m 为磁通密度增量,B m 为工作磁通密度,B ∆m 应取一、三象限磁通密度的总增量,故BB 2m m=∆ ;A e 为磁芯有效面积(m2);fS为功率开关的工作频率(Hz)。

带入参数得:N 1=12.8 故取N 1=13匝。

那么初级绕组最大电流:ηUPIminin 0pmax==4.85(A )初级绕组裸线面积:JI A xp pmax==1.39 (cm )(3).次级绕组匝数:AB f U N eSS m24==2.3 故取N S=3匝。

从而带中心抽头的次级绕组的匝数2 N S =6匝,那么变压器的变比为k =13:3。

一般要求输出滤波电感电流的最大脉动量I S是最大输出电流的10%,即在输出满载电流10%条件下,输出电感电流应连续。

因此:I S=30+0.1⨯30=33(A)。

由于次级绕组带中心抽头,故次级绕组电流有效值为:0.707*33=23.3(A)那么次级绕组裸线面积:JIA xs S==6.67(mm)(4).考虑到趋附效应的影响,选用的导线为多股漆包线并绕,f S=100kHZ时趋附深度:∆=0.21(mm),因此绕组应选用线径小于0.42(mm)的铜导线。

原边采用由6股线径为0.32(mm)的漆包线胶合而成的多股线2根并绕13匝,副边采用由6股线径为0.32 (mm)的漆包线胶合而成的多股线10根并绕3匝,原副边采用分层交叉绕法。

漆包线参数如下:SWG铜线(线号)漆包线直径(毫米)铜芯直径(毫米)直流电阻(欧/千米)漆包线重量(公斤/千米)每厘米可绕圈数31 0.32 0.295 265 0.619 30.6(5).核算窗口面积时,取填充系数O.2,则需要磁芯的窗口面积为:()()2.0232.031062232.0132622//⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=⨯⨯ππA cw=350(mm2)<A w=575(mm2)符合设计要求。

二.主功率开关管确定初级绕组最大电流为4.85(A)。

电流取2倍的余量时9.7(A)。

功率开关管耐压值不应低于电路中漏源间最高估算电压的2倍。

直流电压在330--400(V)之间,需要选择耐压值为660—800(V)的MOSFET;故选取Fairchild 公司的QA10N80C开关管,其漏电流为10(A),漏源电压为800(V)。

三.谐振电感值的确定:(1).由公式:ICUL r2in2in238≥UVCCinDSOSSin=整理可得:UVICUL rinDS2OSS22in38⨯≥其中:C OSS为MOSFET的输出结电容(pF);V DS为C OSS的端电压(V)。

QA10N80C开关管具体参数如下:考虑在1/3满载以上时能实现零电压开关。

那么在1/3负载时,kI I 3/S2(1/3)==1.79(A )带入数据得:L=49.38(uH )(2).工作磁密既B m =0.12(T ),变压器原边电流I P =4.85(A ),根据变压器的设计方法可先确定磁芯的大小。

kJ B f P APST 0m4410⨯=≈0.2(cm 4)考虑到磁芯的温升及工作频率,取EI40型磁芯65x32x27(mm),则AP=2.3301(cm 4),Ae=148.00(mm 2),Aw=157.44(mm 2)。

具体参数如下表:(3).线性电感L 、饱和电感L S 和饱和电流I Sat 均为恒量 由公式: l B l B I geNN μμ0sesSat +=A lNA lNLege e22eμμ+=式中:N 为电感的绕组匝数;B s 为磁性材料的饱和磁感应强度;l e 为磁性材料的总平均磁路长度(m);l g 为气隙的总平均长度(m);A e 为磁心的有效导磁面积;μ0为气隙的磁导率, μ0=4π⨯107-(H /m):μe为磁性材料磁导率,通常μe=(1000-3000) ⨯μ0。

由于谐振电感的μe>>μ0。

故公式简写为: l B I gNμ0s Sat =A lN Leg2μ=带入可得电感饱和时所需的气隙大小。

34221mos222in sSat CU l B A I L ge≥=μB AC U l eg sin 20mos 238μ≥=8.88⨯106-(m)(4).因此设气隙为lmm ,由: Al L N eg r μ0==16.3取N=17核算谐振电感量为: lA N L g e r20μ==53.7(mH) 谐振电感的饱和电流: lB I gNμ0sSat==16.8(A)由于I Sat >I pmax ,因此不会进入饱和工作区,符合设计要求。

由于谐振电感与变压器的原边串联的,其流过的电流是一样的,那么谐振电感也可以采用由6股线径为0.32mm 的漆包线胶合而成的多股线2根并绕17匝获得。

(5). 核算窗口面积;同样取填充系数=0.2,则需要磁芯的窗口面积为:()2.0232.017262/⨯⨯⨯=⨯πA cw =81.99(mm 2)<A w =157.44(mm 2)符合设计要求。

四.输出整流二极管的选择:输出整流二极管是工作在高频状况下的,因此应选用快恢复二极管。

本文所设计电源,变压器的副边采用全波整流电路,所以整流管的反向电压为二倍的变压器副边电压,即整流管上承受的最大反向电压为:DR=2*400/4.3=186.4V 。

考虑2倍的余量,可以选用2*186.4=372.8V 的整流管。

整流管流过的最大电流为33A ,因此选用IXYS 公司生产的DSEl2x61-06C 快恢复二级管, 其电压和电流定额为600V /60A 。

五.输出滤波回路的设计(1).输出滤波电感值和输出滤波电容值的确定 通过查阅资料,输出滤波电感值和电容值为:[⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡---⨯⨯=⨯⨯V V k U U I f U L S f D lf max in min o o min o 1%1022 [⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡---=∆⨯⨯V V k U U V f L U C S f D lf maxin mino o min o f 1)2(8opp 2 式中:V lf 为输出滤波电感上的直流压降(假定其为1.5v);V D 为输出整流二极管的通态压降(DSEl2×6l-06C 的压降为1.8v);V opp ∆为输出电压的峰峰值,此处取V opp ∆=100mV 。

相关主题