基于正激变换器的设计.doc

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1、本科毕业设计（论文）27伏10安培开关稳压电源设计2013年6月 本科毕业设计（论文）27伏10安培开关稳压电源设计学院（系）：电气工程学院 专 业： 09级应用电子 学生 姓名： 学 号： 指导 教师： 答辩 日期： 2013.6.24 毕业设计（论文）任务书学院： 电气工程学院 系级教学单位：电气工程系 学号学生姓名专 业班 级应电 09-3题目题目名称27伏10安培开关稳压电源设计题目性质1.理工类：工程设计 （ ）；工程技术实验研究型（ ）；理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合型（ ）2.管理类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（ ）题目类型1.毕业设计（ ） 2.论文（ ）题

2、目来源科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主要内容1 查询开关电源设计相关资料。2 掌握电源设计一般步骤，研究电源设计的注意事项。3 根据题目要求，确定拓扑结构，设计一台85265V交流输入，直流输出27V/10A，输出电压纹波小于1%的隔离开关稳压电源。4 给出全部设计参数和图纸基本要求1.按电气工程学院本科生学位论文撰写规范的要求完成设计说明书一份(不少于2.4万字)，A0图纸。2.说明书及插图一律打印，要求条理清晰、文笔流畅、图形及文字符号符合国家现行标准。3.按学院指定地点进行设计，严格按照进度计划完成毕业设计任务。参考资料1.开关电源设计原理2.电源技术3.电力电子电路仿真

3、相关资料。周 次第14周第58周第 912 周第1316周第1718周应完成的内容查阅并消化理解资料，找出主要设计事项，确定主电路拓扑。设计计算主电路参数。设计控制电路、保护电路参数建立数学模型，完成系统校正，利用仿真软件进行系统仿真给出全部工程图纸和元器件表。撰写论文画图、准备答辩指导教师： 职称： 2013年 月 日系级教学单位审批： 2013年 月 日摘要随着微处理器与数字处理器的发展，需要为它们提供更低的输出电压，更大的电流。因此，对低压大电流正激变换器及其相关技术的研究，在近几年得到广泛的关注。本文首先介绍了传统正激变换器高频变压器磁复位技术，比较了各种磁复位拓扑的优缺点，最后选择了

4、有源箝位正激变换器作为本次设计的主拓扑。其次，分析了有源箝位正激变换器的工作过程，并对其中的典型参数进行了计算推导。再次，在分析了三种驱动方式的基础上，对有源箝位正激变换器专用驱动芯片NCP1562进行管脚功能介绍，以及外围电路的搭建。主要包括辅助电源，过流、过欠压保护，振荡频率，误差反馈输入等相关电路的设计。最后，完成器件的参数计算，器件的最终选型，并采用MATLAB对系统进行仿真。得到电压、电流的输出波形，完成了对波形的简要分析，论证了理论分析的正确性和设计方案的可行性。关键词正激变换器 有源箝位 变压器磁复位AbstractWith the development of micropro

5、cessor and digital processor, lower output voltage and higher current is needed to provide. Therefore, research on lower output voltage and higher current forward converter is widely focused on.Firstly, the high frequency transformer magnetic reset technique of traditional forward converter is intro

6、duced in this paper. The advantage and disadvantage of various magnetic reset topologies is compared. An active clamp forward converter is chosen as the main topology of this design. The working process of active clamp forward converter and the typical parameters of the calculation and derivation ar

7、e analyzed. Thirdly, based on analysis of the three driving modes, pin function of the active clamp forward converter drive chip NCP1562 is introduced and the peripheral circuit is constructed. Mainly includes the auxiliary power supply, over-current protection, over-voltage or under voltage protect

8、ion, oscillation frequency, error feedback input and so on. Finally, the calculation of parameters of the device, the final selection device, and use MATLAB to simulate system is completed. The output waveform of voltage and current is briefly analyzed. The correctness and feasibility of the theoret

9、ical analysis of the design scheme is proved.KeywordsForward converter Active clamp Transformer magnetic reset 目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.1.1 开关电源的发展11.1.2 选题目的及意义21.2 开关电源21.2.1 开关电源定义21.2.2 开关电源基本结构31.2.3 开关电源特点41.3 研究的主要内容5第2章 正激变换器62.1 传统单端正激变换器62.1.1 带复位绕组的单端正激变换器62.1.2 RCD箝位单端正激变换器72.1.

10、3 LCD箝位单端正激变换器92.2 有源箝位单端正激变换器102.2.1 有源箝位单端正激变换器工作原理102.2.2 有源箝位正激变换器典型参数分析162.2.3 变压器磁芯参数分析182.3 本章小结22第3章 控制电路233.1 驱动脉冲调制方式分析233.1.1 PWM脉冲宽度调制233.1.2 PFM脉冲频率调制243.1.3 PWM-PFM脉宽脉频综合调制243.2 开关电源控制方式分析263.2.1 电压控制型263.2.2 电流控制型263.2.3 V2控制型273.3 驱动芯片NCP1562293.3.1 芯片简要概述293.3.2 各个引脚功能303.3.3 NCP156

11、2外围电路323.4 反馈回路383.5 本章小结41第4章 器件选型及系统仿真424.1 器件选型参数计算424.1.1 估算直流输入、输出功率424.1.2 计算最小和最大直流输入电压424.1.3 整流桥后输入滤波电容CIN的计算424.1.4 变压器参数计算434.1.5 各半导体器件参数计算454.1.6 箝位电容C的参数474.1.7 输出滤波参数484.2 系统仿真494.2.1 开环主电路的仿真494.2.2 闭环系统的仿真534.3 本章小结57结论58参考文献59致谢61第1章 绪论1.1 课题背景1.1.1 开关电源的发展 开关电源的前身是线性稳压电源。在开关电源出现之前

12、，许多控制设备的工作电源都采用线性稳压电源。由于计算机等电子装置的集成度不断增加，功能越来越强，他们的体积却越来越小，因此迫切需要体积小、重量轻、效率高、性能好的新型电源，这就成了开关电源技术发展的强大动力。开关电源的发展从来都是与半导体器件及磁性元件等的发展休戚相关的。在20世纪60年代末，巨型晶体管（GTR）的出现，使得采用高工作频率的开关电源得以问世，那时确定的开关电源的基本结构一直沿用至今。后来随着电力MOSFET的应用，开关电源的频率进一步提高，使得电源体积更小，重量更轻，功率密度进一步提高。在20世纪80年代，IGBT的出现使仅适用于小功率场合的开关电源在中大功率直流电源场合也得以

13、发挥作用。在20世纪80年代后的20年为了解决因开关频率提高而引发的电磁干扰问题，出现了软开关技术。随后在20世纪90年代，开关电源的发展更是日新月异。许多新的领域和新的要求又对开关电源提出了更新更高的挑战。正是由于外界的要求推动了两个开关电源的分支技术一直成为当今电力电子的研究课题，它们是有源功率因数校正技术（PFC）和低压大电流高功率DC/DC变换技术。电源相关技术的研究正处于迅速发展的阶段，可以想象下面几个问题是开关电源发展的永恒方向： 1.高频化 开关电源频率要高，这样动态响应才能快，配合高速微处理器工作是必需的，也是减小体积的重要途径。2.体积小 要想减小电源体积，变压器电感，滤波电

14、容、电感都要减小体积。3.效率高 高效工作模式下产生的热能会少，散热变得容易，从而容易达到高功率密度。4.软开关 在实际应用过程中，开关频率的提高伴随着开关损耗的增加，电路效率严重下降，电磁干扰也增大。这些问题促使软开关技术应运而生。所谓软开关技术就是在电路工作过程中实现开关器件的零电压(ZVS)或零电流(ZCS)开关，即在开关器件开通和关断的过程中使其承受的电压或流过的电流为零，使其开关损耗为零(理想情况)。1.1.2 选题目的及意义随着电力电子技术的高速发展,电子系统的应用领域越来越广泛,电子设备的种类也越来越多,电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。任何电子设备都离不开可靠的电源，它

15、们对电源的要求也越来越高。电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。20世纪50年代，美国宇航局以小型化、重量轻为目标，为搭载火箭开发了开关电源。20世纪80年代，计算机全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代。20世纪90年代，开关电源在电子、电器设备、家电领域得到了广泛的应用，开关电源技术进入快速发展期。由此可见，开关电源在各个方面都与人们息息相关，对它的研究给人们带来的方便是有目共睹的。开关电源的高频化是电源技术发展的创新技术，高频化带来的效益是使开关电源装置空前的小型化，并使开关电源进入更广泛的领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻

16、硬化。另外开关电源的发展与应用在节约资源及环境保护方面都具有深远意义。1.2 开关电源1.2.1 开关电源定义开关电源是线性稳压电源的前身,其这一称谓的产生也是相对于线性稳压电压而来的。可以想象，开关电源应该就是在拓扑中半导体器件工作在开关状态的电源。如此，假如把四大类基本的电力电子电路(AC-DC拓扑、DC-AC拓扑、AC-AC拓扑、DC-DC拓扑)都看成电源电路，则所有的电力电子电路均可看成开关电源电路。但在实际当中，开关电源包含的范围比这个范围要小的多。一般同时具备以下三个条件的电源可以看作开关电源1：(1)开关(电路中的半导体器件工作在开关状态而不是线性状态)(2)高频(电路中的半导体

17、器件工作在高频状态而不是接近工频的低频)(3)直流(电源的输出是直流而不是交流)1.2.2 开关电源基本结构开关电源的基本结构2主要是由输入电网滤波器、输入整流滤波器、高频变换器、输出整流滤波器、控制电路、辅助电源等几部分组成。基本原理是：交流输入电压经过电网滤波、整流滤波后得到一个直流电压，然后通过高频变换器将直流电压转变成高频交流电压，再经过高频变压器隔离变换，输出所要高频交流电，最后经过输出整流滤波电路，将变换器输出的高频交流电压整流滤波成所要的直流电。基本框图如图1-1所示：图1-1 开关电源基本结构图对其各部分作用分别简述如下：(1)EMI滤波 由于电网的各种扰动，如雷电及电网工业设

18、备串入电网的干扰，它们既影响负载本身又影响周围电子设备及人的正常生活环境，因此必须予以控制，使其降低到规定的标准。(2)输入整流滤波 将输入的交流电进行整流滤波，为变换器提供纹波较小的直流电压，使最终的直流输出电压满足要求的性能指标。(3)高频开关变换器 此部分是电源的关键，它把直流电压变换成高频交流电，经高频变压器变换成所要求的隔离输出交流电压。(4)输出整流滤波 将变换器输出的高频交流电压整流滤波得到需求的直流电压，同时还可以防止高频噪声对负载的干扰。(5)控制电路 反馈输出直流电压，与基准值进行比较，然后隔离放大，同振荡电路一同控制开关器件的触发脉冲宽度，从而控制变换器以保证输出电压的稳

19、定。(6)辅助电源 为控制电路、驱动芯片等提供所需的直流电压，以保证它们的工作稳定可靠。1.2.3 开关电源特点随着开关电源高频化，它已经在电子领域得到广泛应用，而实践表明其特性相比线性电源有许多的优越性。(1)稳压范围宽 开关电源根据实际需要可以做到在输入85V265V范围内输出稳压，且还能保持电路的高效率。(2)滤波器件体积小 由于开关频率的提高，滤波电容的容量减小，相对的滤波器件体积也变小，更适合于开关电源小型化的应用需求。(3)节约能源 开关电源中的开关器件工作在开关状态，相对功率损耗很小，效率高，其效率最高可达到95%。但是，开关电源也有其缺点，应采取相应措施加以克服。(1)由于其中

20、有器件工作在开关状态，同时开关频率又比较高，因而给供电线路及负载都会带来高频干扰。电路中应当采取有效措施抑制干扰，使其达到规定的标准。(2)开关电源比线性电源所用开关器件增加许多，因此可靠性设计特别重要，需要考虑各个方面来保证电源的可靠性。1.3 研究的主要内容本论文首要任务是设计一个隔离型开关稳压电源，如此将对应用最广泛、最基本的正激变换器进行各方面分析研究，完成基于NCP1562控制芯片的电路设计，主要工作如下：1）正激变换器变压器磁复位电路的各种拓扑结构优缺点的比较，以及有源箝位正激变换器工作原理的分析。2）学习NCP1562控制芯片的引脚功能，工作原理，完成外围电路的搭建。3）主电路所

21、用器件参数计算公式的推导及器件的最终选型，还可以结合闭环反馈回路的设计对电源的输出进行校正。4）MATLAB仿真电路的搭建，电源性能指标的测定，工程图纸、元器件列表的绘制。第2章 正激变换器正激变换器（Forward Converter）可以看成是由Buck变换器演化而来的，它在开关闭合期间实现能量的传递。在正激变换器中，变压器的原、副绕组同时工作，副绕组中的电流产生的磁通将抵消原绕组电流所产生的磁通（励磁磁通除外），因此可以传递更大的功率。这是正激变换器的特点。在正激变换器中，绕组流过的是单向脉动激磁电流，如果没有每个周期都发挥作用的去磁环节，剩余磁通就会积累导致饱和。因此必须设法使变压器磁

22、芯的磁通恢复到上一个周期开始时的数值。这一要求称作变压器的磁化状态复位条件。这也是正激变换器能正常工作的条件。针对变压器磁复位有多种拓扑，可以比较它们的优缺点。2.1 传统单端正激变换器2.1.1 带复位绕组的单端正激变换器 带复位绕组3的正激变换器技术成熟可靠，磁化能量可以无损的回馈到直流侧。其拓扑如图2-1：图2-1 带复位绕组的正激变换器变压器的磁复位由绕组N3和二极管VD3(上图虚线框中所示)来完成，在开关S断开期间，变压器的磁能经过绕组N3和回馈二极管VD3向电源端馈送，完成励磁能量的转移并同时使磁芯的磁化状态复位。但这种复位技术主要存在如下缺点：(1)复位绕组N3使得变压器结构和设

23、计复杂化(2)在开关器件S关断时，变压器漏感引起的关断电压尖峰需要RC缓冲电来吸收，电路在满载运行时表现尤为突出。 (3)开关器件S承受的电压UDS(公式2-1)与输入电压Vi成正比，当电路(2-1)工作在宽输入时，须采用高压功率MOSFET，而高压功率MOSFET导通阻抗大，因而导通损耗大。(4)当Vi=Vimax时，占空比d=dmin很小，不易于大功率输出。2.1.2 RCD箝位单端正激变换器该变压器磁复位拓扑工作过程可以分为五个阶段，由此分析得到拓扑优缺点，其主要缺点在于部分磁化能量消耗在箝位电阻R中，因此电源效率相对较低。通过对其工作过程的分析可以推导出箝位电压UC为： (2-2)式中

24、 n-变压器变比 Lm-磁化电感 fs -开关频率 LIK-一次侧和二次侧的漏感Cs-晶体管输出电容、箝位二极管结电容、整流二极管折算到一次侧的结电容和变压器绕组电容的总和RCD箝位4拓扑结构如图2-2所示,虚线框中部分即为箝位电路:图2-2 RCD箝位单端正激变换器由式(2-2)可知：UC与Vi无关；增大Lm可降低UC；增加Cs可降低UC，这可以在开关器件S的漏源极间并联电容来完成，然而这样将会增加开关器件的容性开通损耗；减小LIK可降低UC，这是降低箝位电压的关键因素。和采用复位绕组的单端正激变换器相比，RCD箝位单端正激变换器优点如下：(1)磁复位电路简单 (2)开关管电压应力较低(3)

25、占空比d可以大于0.5，适合较宽范围电压输入它的缺点是大部分磁化能量消耗在箝位电阻R中，电源效率较低。因此，该拓扑适用于价廉、效率要求不高的场合。2.1.3 LCD箝位单端正激变换器LCD箝位单端正激变换器5能够将变压器的激磁能量反馈回电网，使变压器磁通复位，还能够有效抑制开关器件关断时由于漏感能量所造成的电压尖峰。其拓扑结构如图2-3所示，虚线框中部分可以完成变压器磁通复位。图2-3 LCD箝位单端正激变换器通过对其工作过程的分析可以发现开关器件S是硬开通的，开通时结电容能量将完全消耗在内部，如此减小其开通前结电容电压将大大减小器件开通损耗。总之，LCD箝位单端正激变换器能无损的把激磁能量和

26、漏磁能量全部回馈给直流侧，能够实现高效率。但是，开关频率30kHZ时，LC谐振电流太大，使得导通损耗增加。因此，这种方法通常适用于=20kHZ，且当输入电压高的时候，电感体积过大。通过对以上三种传统磁复位拓扑优缺点的比较可以发现，它们都不是很好，对于本次设计相对来说有源箝位正激变换器较理想，应该可以很好满足设计性能指标。2.2 有源箝位单端正激变换器有源箝位单端正激变换器6和传统的磁复位变换器相比有许多优点：(1)变压器双向对称励磁，可以工作在磁滞回线的第一和第三象限，变压器可以得到充分利用，同时占空比d可以大于0.5，开关器件承受电压较低，适用于输入电压范围较宽的场合。(2)箝位开关管是零电

27、压开关(3)励磁能量和漏感能量全部无损回馈到电网侧但有源箝位正激变换器也有缺点，拓扑中多用了一个箝位开关管，使得驱动电路的设计变得复杂，而且主开关管是硬开通，存在开通损耗。2.2.1 有源箝位单端正激变换器工作原理由于正激DC/DC变换器具有电路拓扑简单，输入输出电气隔离，电压升、降的范围宽，易于多路输出等特点，已经被广泛应用于中小功率电源变换场合。其电路拓扑如图2-4所示：图2-4 有源箝位单端正激变换器为了更好的分析主电路工作过程，我们给出如下图2-5所示主要工作波形图，进而完成对主拓扑的工作状态的研究。图2-5 拓扑主要工作波形为简化分析，假设输出滤波电感Lf足够大，可以用一个恒流源I0

28、表示。假设所有半导体器件都是理想器件。变压器等效为励磁电感Lm(漏电感忽略)和匝数比为n=Np/Ns的理想变压器，如上图2-4所示。考虑主开关器件S1的漏-源极之间的电容Cs，其它的寄生参数忽略。箝位开关器件S2考虑反并联二极管VD，忽略其它寄生参数。结合主电路拓扑图2-4和图2-5拓扑主要工作波形，把一个开关周期Ts分成七个工作状态来对此变换器工作原理进行分析。(1)开关状态1T0时刻开关器件S1导通，二次侧的二极管VD1导通，VD2处于截止状态。功率通过变压器传输到二次侧，同时，正的输入电压Vi加到变压器一次侧，励磁电流im从IM- 开始线性增加。S1导通时，开关电流is1等于一次侧电流i

29、p和励磁电流im之和。励磁电流和一次侧电流分别为 (2-3) (2-4)T1时刻，励磁电流为 (2-5)T01是开关器件S1的开启时间Ton，S1的开关周期是Ts，占空比是D，则有 (2-6)(2)开关状态2开关器件S1在T1时刻被零电压关断时，二极管VD1继续导通。于此同时折算到一次侧的负载电流I0/n和励磁电流im同时给开关器件S1的结电容Cs充电。由于充电电流很大，Cs相对较小，此过程可看作一个线性充电阶段，US1快速上升到Vi。结电容两端电压为 (2-7) 励磁电流为 (2-8)T2时刻，当Cs电压上升到输入电压Vi，状态2结束。持续时间为(2-9)这时，励磁电流达到了最大值IM(+)

30、 (2-10)(3)开关状态3在这个阶段，由于Cs的电压(UCS)继续上升，加在变压器一次侧绕组上的电压变负，因此，二次绕组的电压也变为负。二极管VD1截止，VD2导通继续维持负载电流，但此时变压器不再向负载传输能量，一次侧也只有励磁电流。结电容Cs开始同励磁电感Lm发生谐振，UCS继续上升，IM(+)开始减小，电容两端电压和励磁电流分别为 (2-11) (2-12)式中 -励磁电感与结电容的特征阻抗， -励磁电感与结电容谐振的角频率，在T3时刻，结电容电压上升到，开关状态3结束。持续时间为 (2-13) 此时励磁电流为 (2-14)(4)开关状态4T3时刻,结电容Cs电压UCS上升到输入电压

31、Vi和箝位电容C上的电压总和，反并联箝位二极管VD导通。负载电流继续流过VD2，此时加在变压器一次侧绕组上的电压为-UC，励磁电流开始线性减小。由于反并联箝位二极管VD导通，箝位开关管S2的电压被箝位在零。所以箝位开关管S2可以被零电压开通。在T4时刻，励磁电流下降至零，开关状态4结束。持续时间为 (2-15)励磁电流为 (2-16)(5)开关状态5在这个阶段，箝位二极管VD自然截止，励磁电流开始经过箝位开关管S2反向流动。当励磁电流为-ip(T3)时，关断箝位开关管S2。由于箝位电容C和结电容Cs的存在，其两端电压不能突变，因此箝位开关管S2可以零电压关断。励磁电流和持续时间分别为 (2-1

32、7) (2-18)(6)开关状态6箝位开关管S2关断后，励磁电流流过结电容Cs，Cs开始放电，励磁电流继续反向增加。此时 (2-19) (2-20)当结电容Cs电压下降到输入电压Vi时，开关状态6结束。持续时间为 (2-21) 此时，励磁电流为 (2-22)(7)开关状态7 在此阶段，结电容Cs电压有继续下降的趋势，变压器一次侧电压继续为正，二次绕组侧也变为正，二极管VD1导通，VD2同时也继续导通，因为一次侧电流太小不能提供负载电流，因此，二极管VD1和VD2同时导通，二次侧电压钳位至零，一次侧电压也变为零。变压器的励磁电流继续保持不变，流经二极管VD1,即ip=0。根据变压器一、二次侧电流

33、关系，流过二极管VD1的电流为 (2-23)流过二极管VD2的电流为 (2-24)T7时刻，开通开关器件S1，开始下一个开关周期。2.2.2 有源箝位正激变换器典型参数分析基于以上对有源箝位正激变换器的工作过程分析，我们可以推导出变换器参数计算公式。2.2.2.1 箝位电容C的箝位电压UC的计算 变压器一次绕组所加的正负电压伏-秒积保持相等，变压器才可以完全磁通复位。因为开关状态2、3和6的时间相对于开关状态1、4和5来说很短，在分析过程中，可将其忽略，如此 (2-25)当输入电压最小时，占空比将会达到最大值，此时留给变压器磁通复位时间最短。为了在最短时间内完成磁通复位，箝位电容电压最大值为

34、(2-26)2.2.2.2 箝位电容C的选型计算 在分析工作过程时，认为C足够大，其两端电压看作保持不变。然而实际应用电路当中，箝位电容的电压有一定的波动。在开关状态4，箝位电容C充电，电压会升高，在开关状态5，箝位电容C放电，电压会降低。如此电压波动为 (2-27)假如不考虑开关状态2、3、6对励磁电流的影响，有 (2-28) 将式(2-23)和(2-28)代入式(2-27),有 (2-29)UC和UC的比值是： (2-30)理论上，UC和UC的比值的最大值为 (2-31)如果取UC和UC的比值的最大值小于等于10%，可得到 (2-32)2.2.2.3 开关器件S1和S2驱动延迟时间的计算

35、开关器件S1和S2驱动信号的延迟时间1和2的合理设计是保证有源箝位单端正激变换器高效工作的关键技术。延迟时间7过大，影响有效占空比。延迟时间过小，满足不了要求。开关器件S2关断到S1开通的时间间隔为 (2-33)式(2-33)为结电容Cs和Lm谐振的1/4周期。事实上，这是满足UC下降到零的极端条件。开关器件S1的触发信号给出后，变压器的励磁电感并没有马上变为充电状态，而是继续处于放电状态一定时间后才转为充电状态，这就产生占空比丢失问题，占空比丢失的这段时间也即为式(2-33)中的2。开关器件S1关断到S2开通的时间间隔为T3-T12T4-T1,假如忽略T2-T1，则T3-T1T3-T2T6-

36、T5，如此可得 (2-34)在实际计算过程中，式(2-33)和(2-34)可按最坏情况(Vi=Vdin(min),D=Dmax,Uc=Ucmax)来调节延迟时间常数。2.2.3 变压器磁芯参数分析高频变压器作为能量传送、升降压及电气隔离的磁性元件，在开关电源中非常重要。其性能好坏不仅关系到变压器本身的效率、发热等问题，而且将决定着整个逆变器的技术性能，甚至导致功率管的损坏和逆变失败。因此，研究变压器的设计方法还是十分必要的，首先我们来研究变压器磁芯。确定磁芯尺寸有两种途径8：第一种途径是按制造厂商提供的图表，依据各种磁芯可传递的能量来选择磁芯。这种方法的优点是能快速确定磁芯使用的范围，为设计节

37、省时间。缺点是选择较模糊，不能准确确定需要磁芯结构类型，不利于某些参数推算。第二种途径是计算方式:目前主要有两种方法：第一种是先求出磁芯窗口面积AW与磁芯有效截面积Ae的乘积AP，根据AP值查表确定所需磁性材料的编号，称为AP法。 第二种方法是先求出几何参数，查表找出磁芯编号，然后进行设计，又称为KG法。下面推导两种设计方法具体计算过程：2.2.3.1 AP法计算推导 根据法拉第电磁感应定律，在开关工作时，原边电压UP为 (2-35)式中 UP-变压器原边电压,单位 V Kf -波形系数，正弦波时为4.44,方波时为4Np-变压器一次侧匝数 fs-开关器件工作频率，单位Hz Bw-工作磁通密度，单位T Ae-磁芯有效面积，单位m2 磁芯的窗口面积AW乘以使用系数K0为有效面积, 该面积为一次侧绕组占据的窗口面积与二次侧绕组占据的窗口面积之和 (2-36)式中 -使用系数(),一般与线径、绕组数有关，典型值为0.4 -一次侧绕组每匝所占的面积 -磁芯窗口面积 -二次侧绕组每