對角半橋正激變換器變壓器設(shè)計

手機(jī)充電器變換器使用的變壓器如圖所示，其一般工作原理與用于單端正激變換器中的工作原理相同。主要差別在于不需要能量恢復(fù)繞組。

步驟1，選擇磁心尺寸

遺憾的是，沒有基本的公式供選擇磁心尺寸用。磁心選擇取決于許多變量，包括材料類型、磁心的形狀和設(shè)計、磁心的位置、冷卻形式及允許的溫升。這也取決于用于變壓器設(shè)計中的材料和絕緣類型、元件的工作環(huán)境溫度、工作頻率以及所提供的通風(fēng)設(shè)備（例如，強(qiáng)迫通風(fēng)、空氣對流或傳導(dǎo)冷卻）。

大多數(shù)的制造商提供了圖表或諾模圖，推薦了特殊工作條件下磁心的尺寸，這些圖表使設(shè)計有良好的開端，本例中將使用這些圖表。

一個典型的磁心選擇圖示于圖中。

舉例說明數(shù)碼相機(jī)電源適配器

考慮一個具有5V，20A單輸出的100W離線正激充電器。開關(guān)頻率為50kHz。

參考圖，由于其工作點(diǎn)P1在允許的工作范圍之內(nèi)，EC41磁心應(yīng)該是合適的。

充電器電壓V由110V充電器經(jīng)電壓倍頻器得到，撥動聯(lián)動開關(guān)就可以得到雙輸入電壓工作方式。

在對角半橋電路中，占空比不能超過50%，這是由于相同的原邊繞組用于正激和反激兩種條件，而兩種條件所加的電壓都是Vcc。因此，由于工作頻率是50kHz，較大的導(dǎo)通時間將是10μs。

本例中使用了電壓控制反饋環(huán)并有非常快的暫態(tài)響應(yīng)。因此暫態(tài)條件下，較大電壓和脈寬是一致的。為防止變壓器飽和，變壓器原邊設(shè)計是在較壞情況條件下進(jìn)行的。

假設(shè)變壓器設(shè)計使用的參數(shù)如下：

Vac=充電器輸入電壓，單位是V;

Vcc=直流變換器整流電壓，單位是V;

?=變換器頻率，單位是kHz;

ton=較大導(dǎo)通時間，單位是μs;

toff=關(guān)斷時間，單位是μs;

Acp=較小磁心橫截面積，單位是mm2;

Ae=有效磁心面積（總磁心以mm2為單位）；

Bs=較大磁心磁通密度，單位是mT；

Bopt=工作頻率時優(yōu)化磁通密度值，單位是mT;

Vout=輸出電壓，單位是V。

對于本例，

?=50kHz

ton=10μs（較大）

Acp=100mm2

Ae=120mm2

Bs=350mT在100℃下（見圖）

B==170mT在50kHz下（見圖）

Vout=輸出電壓，5V

充電器輸入電壓范圍Vac是

較小值85

額定值110

較大值137

由倍壓電路給出和加在變換器的直流電壓取決于許多可變因素，因此難以精確計算。一些主要因素是

充電器電阻

EMI（電磁干擾）濾波電阻

浪涌熱敏電阻的熱電阻（若有使用）

整流器壓降

倍壓器電容尺寸

負(fù)載電流

充電器頻率

第一部分第6章展示了建立直流電壓的圖示方法并介紹了電容器選擇。由于并不是所有的變量都可知，直流電壓V的較后確定值較好是從樣機(jī)中測量得到。本例中較小直流電壓使用簡單的經(jīng)驗(yàn)近似值。對于滿載時的倍壓連接,

從圖中可知，對于EC41磁心，50kHz時的磁通密度B=（峰值）是85mT該值可用于推挽情況的較優(yōu)設(shè)計。（記住，較優(yōu)設(shè)計的目標(biāo)是使銅損和磁心損耗大致相同，從而使總損耗較小。）推挽變換器中總的磁通密度變化是從+B=到一B=，磁心損耗取決于總變化△B。在單端變換器中對于相同的磁心損耗，B==△B=2×85=170mT，這是因?yàn)樗械拇磐芏绕贫荚谝粋€象限中（見第9章）。該磁通密度在指定的輸入電壓下決定有效的磁心面積（它決定了磁心損耗，適用于額定的磁心尺寸和常規(guī)的輸入電壓）。

如果該磁通密度用于額定的充電器電壓（110V交流），則在較大充電器電壓（137V交流）和較大脈寬時的較大磁通密度B是

該值小于磁心的飽和值（見圖），因此是可以接受的。