[發明專利]副邊單繞組自復位正激變換電路的設計方法

在審

• 申請號: 201610286037.4
• 申請日: 2016-05-03
• 公開（公告）號: CN105703627A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 劉樹林;王朝英;曹劍;員翠平;黃治;汪倩倩;郭瑞峰
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

1.一種副邊單繞組自復位正激變換電路的設計方法，所述副邊單繞組自復位正激變換電路包括正激變換器主電路(1)、勵磁能量存儲電路(2)和勵磁能量轉移電路(3)，所述正激變換器主電路(1)包括高頻變壓器T1、開關管Q1、二極管D1、二極管D2、電感L1和電容C1，所述開關管Q1的柵極與外部控制器的輸出端連接，所述開關管Q1的漏極與高頻變壓器T1的一次繞組W1的一端連接，所述高頻變壓器T1的一次繞組W1的另一端為正激變換器主電路(1)的正極電壓輸入端IN+且與外部電源的正極輸出端連接，所述開關管Q1的源極為正激變換器主電路(1)的負極電壓輸入端IN-且與外部電源的負極輸出端連接，所述二極管D1的陽極與高頻變壓器T1的二次繞組W2的一端連接，所述二極管D1的陰極和二極管D2的陰極均與電感L1的一端連接，所述電感L1的另一端與電容C1的一端連接且為正激變換器主電路(1)的正極電壓輸出端OUT+，所述二極管D2的陽極和電容C1的另一端均與高頻變壓器T1的二次繞組W2的另一端連接且為正激變換器主電路(1)的負極電壓輸出端OUT-；所述勵磁能量存儲電路(2)包括二極管D3和電容C2，所述二極管D3的陽極與二極管D1的陰極連接，所述二極管D3的陰極與電容C2的一端連接，所述電容C2的另一端與二極管D1的陽極連接；所述勵磁能量轉移電路(3)包括二極管D4和電感L2，所述二極管D4的陽極與二極管D3的陰極連接，所述二極管D4的陰極與電感L2的一端連接，所述電感L2的另一端與正激變換器主電路(1)的正極電壓輸出端OUT+連接；其特征在于，該設計方法包括以下步驟：

步驟一、選擇組成正激變換器主電路(1)的合適參數的高頻變壓器T1、開關管Q1、二極管D1、二極管D2、電感L1和電容C1，其具體過程如下：

步驟101、選取高頻變壓器T1，具體過程為：

步驟1011、根據公式確定高頻變壓器T1的磁芯面積乘積AP，其中，Ps為高頻變壓器T1的視在功率且Po為高頻變壓器T1的輸出功率且Po＝IoVo，Io為正激變換器主電路(1)的輸出電流，Vo為正激變換器主電路(1)的輸出電壓，η為高頻變壓器T1的傳輸效率且取值為80％～90％，ΔB為高頻變壓器T1的最大磁通量，f為開關管Q1的開關頻率，J為流過高頻變壓器T1的電流密度，Ku為高頻變壓器T1的磁芯的窗口有效使用系數；

步驟1012、根據公式確定高頻變壓器T1的一次繞組W1與二次繞組W2的匝數比n，其中，Nw1為高頻變壓器T1的一次繞組W1的匝數，Nw2為高頻變壓器T1的二次繞組W2的匝數，Vi，min為正激變換器主電路(1)的最小輸入電壓，d′max為開關管Q1的最大占空比，Vf為二極管的導通壓降且Vf＝0.7V；

步驟1013、根據公式計算高頻變壓器T1的一次繞組W1的有效電流Iprms；

步驟1014、根據公式計算高頻變壓器T1的二次繞組W2的有效電流Isrms；

步驟1015、根據高頻變壓器T1的磁芯面積乘積AP、高頻變壓器T1的一次繞組W1與二次繞組的匝數比n、高頻變壓器T1的一次繞組W1的有效電流Iprms和高頻變壓器T1的二次繞組W2的有效電流Isrms四個參數選取高頻變壓器T1；

步驟102、選取開關管Q1，具體過程為：

步驟1021、根據公式VS,max＝1.3(Vi,max+nVO)計算開關管Q1所需承受的最大電壓應力VS,max，其中，Vi,max為正激變換器主電路(1)的最大輸入電壓；

步驟1022、選取耐壓值大于VS,max的開關管型號作為開關管Q1；

步驟103、根據公式選取電感L1的電感值，其中，RL,min為接在正激變換器主電路(1)的負極電壓輸出端OUT-與正極電壓輸出端OUT+之間的負載電阻RL的最小值，Lmin為最小負載電阻和最大輸入電壓所對應的電流連續導電模式和電流不連續導電模式的臨界電感；

步驟104、根據公式選取電容C1的容值，其中，λ為裕度系數，Vpp,max為正激變換器主電路(1)的最大輸出紋波電壓，Cmin為最小輸出濾波電容；

步驟105、選取二極管D1，具體過程為：

步驟1051、根據公式確定流過二極管D1的最大電流ID1,max，其中，Vi為正激變換器主電路(1)的輸入電壓，d′為開關管Q1的占空比，T為開關管Q1的開關周期；

步驟1052、根據公式VD1,max＝Vo確定二極管D1的耐壓值VD1,max；

步驟1053、根據流過二極管D1的最大電流ID1,max和二極管D1的耐壓值VD1,max選擇二極管D1；

步驟106、選取二極管D2，具體過程為：

步驟1061、根據公式確定流過二極管D2的最大電流ID2,max，其中，Lm為高頻變壓器T1的一次繞組W1的勵磁電感且取Lm＝Lw1，Lw1為高頻變壓器T1的一次繞組W1的電感值；

步驟1062、根據公式VD2,max＝Vo確定二極管D2的耐壓值VD2,max；

步驟1063、根據流過二極管D2的最大電流ID2,max和二極管D2的耐壓值VD2,max選擇二極管D2；

步驟二、連接高頻變壓器T1、開關管Q1、二極管D1、二極管D2、電感L1和電容C1，組成正激變換器主電路(1)，其具體過程如下：

步驟201、將開關管Q1的柵極作為外部控制信號的輸入端，并將開關管Q1的漏極接到高頻變壓器T1的一次繞組W1的一端；

步驟202、將高頻變壓器T1的一次繞組W1的另一端作為正激變換器主電路(1)的正極電壓輸入端IN+，并將開關管Q1的源極作為正激變換器主電路(1)的負極電壓輸入端IN-；

步驟203、將二極管D1的陽極接到高頻變壓器T1的二次繞組W2的一端，并將二極管D1的陰極和二極管D2的陰極均接到電感L1的一端，將電感L1的另一端接到電容C1的一端，并引出導線，作為正激變換器主電路(1)的正極電壓輸出端OUT+；

步驟204、將二極管D2的陽極接到高頻變壓器T1的二次繞組W2的另一端，并引出導線，作為正激變換器主電路(1)的負極電壓輸出端OUT-；

步驟三、選擇組成勵磁能量存儲電路(2)的合適參數的二極管D3和電容C2，其具體過程如下：

步驟301、選取電容C2，具體過程為：

步驟3011、根據公式確定電容C2的容值的取值范圍，其中，Lw2為高頻變壓器T1的二次繞組W2的電感值；

步驟3012、取根據公式計算電容C2充電得到的兩端最大電壓值VC2,max；

步驟3013、根據公式VT,C2≥VC2.max確定電容C2的耐壓值VT,C2的取值范圍；

步驟3014、根據電容C2的容值的取值范圍和電容C2的耐壓值VT,C2的取值范圍選擇電容C2；

步驟302、選取二極管D3，具體過程為：

步驟3021、根據公式確定流過二極管D3的最大電流ID3,max；

步驟3022、根據公式VD3,max＝VC2,max確定二極管D3的耐壓值VD3,max；

步驟3023、根據流過二極管D3的最大電流ID3,max和二極管D3的耐壓值VD3,max選擇二極管D3；

步驟四、連接二極管D3和電容C2，組成勵磁能量存儲電路(2)，并與正激變換器主電路(1)連接，其具體過程如下：

步驟401、將二極管D3的陽極接到二極管D1的陰極，并將二極管D3的陰極接到電容C2的一端；

步驟402、將電容C2的另一端接到二極管D1的陽極；

步驟五、選擇組成勵磁能量轉移電路(3)的合適參數的二極管D4和電感L2，其具體過程如下：

步驟501、選取電感L2，具體過程為：

步驟5011、根據公式確定電感L2的電感值的取值范圍；

步驟5012、根據公式確定流過電感L2的電流的最大值IL2,max；

步驟5013、根據電感L2的電感值的取值范圍和流過電感L2的電流的最大值IL2,max選擇電感L2；

步驟502、選取二極管D4，具體過程為：

步驟5021、根據公式確定流過二極管D4的最大電流ID4,max；

步驟5022、根據公式VD4,max＝Vo確定二極管D4的耐壓值VD4,max；

步驟5023、根據流過二極管D4的最大電流ID4,max和二極管D4的耐壓值VD4,max選擇二極管D4；

步驟六、連接二極管D4和電感L2，組成勵磁能量轉移電路(3)，并與正激變換器主電路(1)連接，其具體過程如下：

步驟601、將二極管D4的陽極接到二極管D3的陰極，并將二極管D4的陰極接到電感L2的一端；

步驟602、將電感L2的另一端接到正激變換器主電路(1)的正極電壓輸出端OUT+。