4830 移相全桥设计计算书

1 ．技术条件

输入电压：Vi=374.5～397.5VDC； 输出电压：Vo=42~58VDC 最大输出功率：Pout(max)=53.5V×30A=1605W； 最大输出电流30A； 开关频率：fs=130kHz； 变换效率：η＝0.95。

2 ．主变压器

(1) 磁芯

由于变压器原方采用全桥电路，副方采用双半波整流电路，因此变压器的视在功率为

电流密度J＝7A/mm² ，工作磁密ΔBmax初选为2400GS，工作频率f＝130K，最大 占空比D初选为0.8，窗口系数K＝0.3，变压器效率η=0.98

采用PQ40/40：Ae=201mm2，Aw＝326mm2，AwAe＝6.55cm4，Ve＝20500mm³

(2) 匝数

输出整流二极管压降为1V，其他副边线路压降取为1V，则等效最大输出电压为 58+1+1=60V，副边匝数

取N2=5。实际ΔBmax=0.229T

PFC输出滤波电容采用1个390uF/450V和1个220uF/450V电解电容并联，电解电容上的

纹波电压峰峰值为：

Po 输出功率 η DCDC效率 Vpfc DCDC输入电压 T DCDC输入电解电容低频电压频率 C DCDC输入电解电容量

考虑DCDC开关管的管压降2*2=4V，故PFC输出直流电压的最小值为

Vpfcmin=Vpfc-Vpp/2-4=390-11.5-4=374.5则

因此原副边的变比K<374.5/(60*0.85)=5.3

原边选为26匝.

1

（3）线规

PQ32/30磁心的AL=4300±25%nH/N² ，因此变压器原边励磁电感的最小值为 Lmin=0.75ALNN=0.7543002626=2.18mH

实际主变稳态最大占空比=6026/5/374.5=0.83 实际主变稳态励磁电流的最大值（输出58V时） Ippmax=374.53.8460.83/2180=0.55A 原边电流约为305/26+0.55/2=6.04A 变压器每个副边绕组最大电流

穿透深度

原边绕组采用0.21mm*30绞合线绕26匝，导线截面积为0.21² 30π/4=1.039mm² ，原方 最大电流密度为6.04/1.039=5.81A/mm² 。

两个副边采用0.15×22铜皮各绕5匝，导线截面积为0.15*22=3.3mm² ，副边电流密度为 21.2/3.3=6.42A/mm² 。

窗口利用率为

4 损耗 20℃时铜的电阻率 温度T时铜的电阻率 110℃时铜的电阻率

原边取每匝平均直径25mm，得绕组直流电阻

副边取每匝平均直径28mm，得每个绕组直流电阻

所以，变压器铜损

铁损估计： ，对于 P C 4 0 ，在 1 0 0 ℃、 0 . 2 T 、 1 0 0 k 正弦波情况下 。铁损与f、B的关系为 。 得到此处 所以铁损 主变压器总损耗20.6W

3 ．隔直电容

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原方最大电流为6.04A，设电容上的电压峰峰值为20V，最大占空比为0.83，则

实际上取C＝0.47uF/250VAC。其电流有效值和主变压器原边电流相等，为3.473A,频率

为160kHz。

4. 谐振电感

（1）谐振电感内含2个绕组：绕组1电感量为Lr=15uH；绕组2用于副方整流二极管的 电压箝位。

变压器原方电流有效值为6.04A 为了实现滞后桥臂的零电压开关，必须满足

其中IRFP460A的漏源极电容 ， ，先忽略变压器原边绕组的 等效寄生电容 ，则

根据上式计算，可得滞后桥臂恰好实现零电压开关的负载电流为Io=10.1A。

（2）谐振电感选用U磁心，Ae=12.638.11=102.4mm² 。内含2个绕组：绕组1采用Φ 0.2130的多股线绕制10匝，电感量为Lr=15uH±5%；绕组2采用Φ0.2110的多股线绕制7 匝，用于副方整流二极管的电压箝位。绕组1的导线截面积为π/40.21² *30=1.039mm² ，电 流密度为6.04/1.039=5.81A/mm² 。

（3）

取10匝

（4）占空比损失为：

(5)损耗

110度下绕组直流电阻

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铜损 铁损估计： ，对于 P C 4 0 ，在 1 0 0 ℃、 0 . 1 T 、 1 0 0 k 正弦波情况下 。铁损与f、B的关系为 。 得到此处 所以铁损 总损耗0.77W

5 ．输出差模电感

（1）电感量的选取

取输出滤波电感电流的最大脉动量 (峰峰值)为输出满载电流的10%，也就是在最 小负载电流I omin=5%Io的条件下仍保持电感电流连续。全桥变换器的开关频率为 =130kHz，副边整流后的方波电压的频率为 =260kHz。 输出电压53.5V时

(2)电感磁心的选取

磁心可选用MMG的Dura Flux磁心G56A-DF60：尺寸为33.0219.9410.67mm ， A L =61nH ，有效导磁面积 Ae=0.698cm² ，有效磁路长度为 le=8.32cm ，窗口面积 Aw=3.123cm² 。

实际绕20匝，L=612020=24.4uH，实际电感量会随着负载电流的上升而降低。 输出差模电感的平均磁场强度为

查图可知，该磁心在90奥斯特的磁场强度下，磁导率比初始磁导率下降不超过25%， 因此在30A输出电流时输出差模电感的实际电感量下降为 Lmin=24.4*75%=18.3uH 此时电感实际电流峰峰值

最大峰值电流Imax=30+2.67/2=31.335A

(3)．电感线规

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