1600W全桥变换器Saber仿真及读书报告学院信息工程学院专业电子与通信工程年级班别 2017级（2）班学号 2111703116学生姓名陈文威指导教师李志忠2017年12月目录一、1600W 全桥变换器Saber 仿真 (1)1性能指标： (1)（1）最大占空比max D 的确定 ....................................................................... 1 （2）变压器匝比K=S P N N 、最小占空比min D 的确定 .. (1)（3）磁芯的选择 ........................................................................................... 2 （4）初级线圈和次级线圈的匝数 ............................................................... 2 （5）输出电感的计算 ................................................................................... 3 （6）输出电容的计算 ................................................................................... 4 （7）选择功率开关管Q1~Q4 ....................................................................... 4 （8）选择反并二极管D1~D4........................................................................ 5 （8）选择整流二极管DR1和DR2 ............................................................... 5 （9）防止磁通不平衡的隔直流电容的计算 ............................................... 5 （10）设计II 型误差放大器 ......................................................................... 6 （11）开环仿真 ............................................................................................. 8 （12）闭环仿真 (9)二、读书报告 (12)1 不对称pwm 反激变换器 ................................................................................ 12 2 最大无线功率传输效率的自适应最优负载电路的设计 .............................. 21 3综述 . (26)一、1600W 全桥变换器Saber 仿真1性能指标：输出功率Po=1600W输入直流电压Vinmin=238V~342V 额定输出电压Vo=48V 额定输出电流Io=33.33A 输出电压纹波Vrr:1%的最大值 开关频率fs=100KHz 期望效率η=0.8（1）最大占空比max D 的确定为了要防止桥臂上下俩管同时导通，需要设置一个死区时间。
所以Q1和Q3与Q2和Q4的最大导通时间必须限制在半周期的80%以内，即每个开关管的最大导通时间为0.82S T ，从而开关管的最大占空比为： max D =SS T T 28.0=0.4 （2）变压器匝比K=S P N N 、最小占空比min D 的确定由功率守恒定理，输出功率O O O I V P ⨯=，输入功率ηO in P P =,由安匝守恒可得S P pft O N N K I I ==(其中pft I 为初级电流脉冲等效为平顶脉冲后的峰值)，从而变压器的匝比：ηOin S P V V D N N K minmax 2==于是可以求得S P N N K ==8.0482384.02⨯⨯⨯=3.17然后由下式求出高压满载时的最小占空比min D 8.034224817.32max min ⨯⨯⨯==ηin O V KV D =0.278（3）磁芯的选择磁芯可以根据AP 法来选择，公式如下： AP=ηJ K f B D P A A u s O w e max max2⋅=式中max B 为磁芯峰值密度，单位为T ；s f 为开关频率，单位为HZ ；u K 为磁芯窗口填充系数，单位为1；J 为电流密度,单位为2m A ；e A 、w A 分别为磁芯的截面积和窗口面积，单位为2m 。
上式中磁芯峰值密度max B 取0.1T ；电流密度J 取26105m A ⨯；窗口填充系数取0.2；O P =660W ；max D 为0.4；s f 为100000HZ ；η为0.8。
从而可以计算出e A w A =44801.410*01.4cm m =-，我们选择最佳磁芯TDK-PCEE57/47-Z,其磁芯面积e A 为3.442cm ，窗口面积w A 为2.82362cm ，有效磁路长度g l =102mm ；显然e A w A =4.01<3.44*2.8236=9.71324cm 。
（4）初级线圈和次级线圈的匝数初级绕组匝数由以下式子求出：maxmaxmin max min 2B fA D V B A f D V N e in e s in P =∆=所以：1.01044.3101024.023844⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-p N ≈14匝从而次级线圈的匝数为：17.31421====K N N N N P S S S ≈4匝 原边无气隙电感P L 为 372402101022300104141044.3---⨯⨯⨯⨯⨯⨯==πμμeip e P l N A L =1.91mH 其中：i μ为铁氧体PC40的初始磁导率，取2300；0μ为真空磁导率为7104-⨯π；g l 为磁芯的有效磁路长度为m 310102-⨯（5）输出电感的计算输出电感是连续模式，所以电感选择应保证电流到输出最小规定电流(min)o I =0.1o I 时，电感电流也能保证连续。
直流电流等于电感电流斜坡峰峰值的一半。
2/)(min max (min)L L o L I I -=或o L L I dI I I 2.0)(min max ==-，于是fon o S f on Lfo L T V V L T V I dI )(2(min)-=== 而)2(S on s o T T V V =,则有： Sso on V T V T 2=当输入直流电压in V 及相应的副边电压S V 最大时，on T 为S T D *min 2，于是sf of S O o f L V D L T D V D I )21()121(2.0min min min-=-= 输出电感f L 为：4min 10*10*33.33*2.048*)278.05.0(2.0)21(-=-=s o off I V D L =17.76uH求得输出电感值f L =17.76uH 。
（6）输出电容的计算输出电容f C 的选择应满足最大输出纹波电压的要求。
输出纹波几乎完全由滤波电容的ESR 的大小决定，而不是由电容本身的大小来决定，阻性纹波电压峰峰值rr V 为：dI ESR V rr ⋅=上式中：48V .0=∆=o rr V V ，dI 是所选的电感电流纹波的峰峰值o o I I 2.0=∆=6.66A则有：6.6648.0==dI V ESR rr =0.072Ω由于ESR 与f C 的乘积基本不变，其值可取61065-⨯。
因此f C 可选为： uF C f903072.010656=⨯=-验算容性纹波cr V ，从导通时段中点到关断时段的中点的半个周期（5us ）内，纹波电流为正。
该三角波电流的平均值I 为4o I ∆=1.67A ，所以此时平均电流在f C 上产生的纹波电压为： 66109031051.67--⨯⨯⨯==f crC It V =9.2mV （7）选择功率开关管Q1~Q4开关管Q1~Q4的电压应力相同，都是等于输入电压。
max maxin ds V V ==342V开关管Q1~Q4的电流应力相同，由下面公式计算：17.333.33max ===K I I I o pft ds =10.5A 实际上在选取开关管的时候，maxds V 的取值为MOSFET 额定电压的80~85%左右，故MOSFET 的电压额定==%80max dc D D S V V 428V ；其额定电流max )2~6.1(dsD I I >=16.8~ 21.0A ，故其额定电压为500V ，电流额定为25A 。
（8）选择反并二极管D1~D4反并二极管D1~D4的电压应力、电流应力与开关管一样。
故：maxmax dsD V V ==342V 10.54.0⨯=rms D I =6.64A实际上在选取二极管的时候，最大反向电压RRM V >1.3max D V =445V ，平均正向电流rm sD F I I 5.1>=9.96A ，最大其额定电压为500V,电流额定为10A 。
（8）选择整流二极管DR1和DR2整流二极管DR1和DR2的电压应力相同，由下面公式计算：17.329022max max⨯==K V V in DR ≈216V整流二极管DR1和DR2的电流应力相同，由下面公式计算：o rmsDR I D I 221max+=≈22.3A 实际上，最大反向电压ma x 3.1D R RRM V V >=281V ，平均正向电流rm sDRF I I 5.1>=33.5A,其额定电压为300V ，电流额定为18A 。
（9）防止磁通不平衡的隔直流电容的计算饱和效应的产生是由于初级存在直流分量，为了避免这个直流分量的存在，可在初级绕组中串联小容值的隔直电容b C 。
下降幅度dV 不应该超过10%。
4min min 101023810.544%104.028.0⨯⨯⨯==⨯⨯=⨯=s in pft in S pft s pft b f V I V T I dV T I C =1.76uF（10）设计II 型误差放大器参数如下：输入电压：V V 310in = 输出电压：V V 480=变压器原边绕组匝数：141=N变压器副边绕组匝数：432==S S N N 输出滤波电感：uH L f 76.17=输出滤波电容：)072.0.(903Ω==ESR uF C f 开关频率：kHz 100f s = 参考电压：V V R 55.2=锯齿波电压峰峰值：V V RAMP 5.2=首先，计算直流增益4855.21445.2310⨯⨯=⨯⨯=o R P S RAMP in DC V V N N V V A =1.88)88.1l o g (20)log(20==DC DC A G =5.5dB输出LC 滤波器的转折频率为：=⨯⨯⨯==--66109031076.172121ππf f o C L F 1.26KHZESR 零点频率（幅频特性由斜率-2突然转为-1的频率）为610903072.02121-⨯⨯⨯==ππo ESR ESR C R F =2.449KHZ 现在选取交越频率为开关频率的1/5，即20KHZ 。