1)超前桥臂实现ZVS的能量条件:在VT1和VT2开、关过程中,谐振电感由输出滤波电感Lf的一次侧折算值n^2Lf和一次电感Llk串联构成。一般来说,n^2Lf值很大,电感储能很容易使电容C1、C2完成充放电状态转换。由前述知,超前臂开关管(VT1或VT2)关断时,一次电流ip在正、负方向达到其最大值Ip。同时,考虑到变压器一次绕组电容,还要一部分能量来抽走变压器一次绕组寄生电容CTR上的电荷。
2)滞后桥臂实现ZVS的能量条件:在VT3和VT4开、关过程中,二次侧整流二极管向时导通,变压器二次绕组两端电压为零,一次侧电感仅为谐振电感Llk。谐振时,Llk释放储能,使VT3、VT4并联电容完成充放电状态转换。当其一并联电容电压谐振下降到零时,相应的开关管实现ZVS。由式当Cb<Cb(crit)时,一次电流较小,Llk储能较小,因此,滞后桥臂ZVS条件需按较小的电流来考虑。
附加谐振电感的目的就是为了实现滞后臂开关管的ZVS,如前面的分析,滞后臂谐振时次级电感不能通过变压器反射到初级,为了保证滞后臂的开关管ZVS,那么谐振电感的能量必须满足下式:
LrI2p/2=( V2in*C上管)/2+( V2in*C下管)/2=V2in*Clag
即 Lr= 2* V2in*Clag /I2p
其中 Lr :谐振电感值
Vin:输入电压
Clag:滞后桥臂电容(外加电容与MOSFET结电容)
Ip:滞后桥臂关断时刻原边电流大小
计算还要考虑以下几点因素:
①、Vin应取最高输入电压值,保证任意输入电压下,滞后桥臂均能实现ZVS。
②、考虑在轻载Ipl(10%-20%负载)时刻,需要滞后桥臂仍然需要工作在ZVS状态。
③、输出电流iLf在某个值(比如2A)时刻,输出储能电感电流任然连续或处在临界点。
也就是说,输出储能电感的脉动电流等于2倍此值
即 △ iLf = 2 *2A=4A
那么 Ip=(Ipl+ △ iLf /2)/n
(4)输出储能电感设计:
移相全桥的输出储能电感其实可以看做一个单纯的BUCK电感,由于其正负半周期各工作一次,所以其工作频率等于2倍开关频率,其计算公式为:
Lf = Vo *(1-Dmin)/(4*fs* △I)
上式中的Lf是最小电感,实际取值要大于此值,以保证电流的连续性,如果需要输出电压在一定范围内连续可调的话,则Vo要取Vo(min),即
Lf = Vo(min) *(1-Dmin)/(4*fs* △I)
上式Dmin是为了便于理解,实际上移相全桥占空比是不变的,不存在最小占空比的说法:即
Dmin= Vo(min)/(Vin(max)/n-VLf-VD)
(5)主变压器设计:
首先计算出移相全桥的次级输出最低电压:
Vsec(min)=( Vo(max)+VLf+VD)/ Dsec(max)
初次级的变压器匝比为:
n=Vin(min) /Vsec(min)
选择变压器,使用Ap法:
Ap =Ae*Aw= Po*104 /(4*ƞ*fs*△B*J*Ku*)
接下来计算变压器原边匝数:
Np= Vin(min)*D(max)/(4*fs*Ae*Bmax)
那么次级绕组匝数为:
Ns= Np/n