半橋逆變電路中的脈沖變壓器設(shè)計(jì)

電子鎮(zhèn)器中的脈沖變壓器一般使用外徑為 6mm 與 10mm，所以我們暫取這兩款磁環(huán)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。
首先假設(shè)選用編號(hào)為 B 的 H10×6×5 的 R5K 磁環(huán)，查表可得到，le=24.1mm=2.41cm Hs=0.40A/cm，根據(jù)（式3）可以算出初級(jí)繞組的匝數(shù)為：；
因?yàn)槌跫?jí) IP=0.39A，圈數(shù)只有 2 匝，所以初級(jí)電壓應(yīng)不會(huì)超過 1V，假設(shè)初級(jí)電壓為 1V，根據(jù)（式1）將 Bs=0.51T，N=2Ts，Ae=9.3mm2=0.093cm2 代入公式可算出振蕩頻率：，考慮到晶體管的存儲(chǔ)時(shí)間 Ts 的影響，實(shí)際工作頻率將小于理論值，無法達(dá)到設(shè)計(jì)輸入需要的 35kHz，所以選用 B 磁環(huán) H10×6×5 無法滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。
如果采用 A 磁環(huán) H6.3×3.8×2.5P 查表可得到，le=15.2mm=1.52cm Hs=0.40A/cm，則初級(jí)的匝數(shù)為：(匝)，考慮到生產(chǎn)工藝原因，這里匝數(shù)取 2 匝。因?yàn)榇怒h(huán)較小而且圈數(shù)少，假設(shè) Vp=0.6V，則振蕩頻率為：，根據(jù)使用的開關(guān)晶體管的存儲(chǔ)時(shí)間 Ts 確定每只開關(guān)的實(shí)際開時(shí)間，查得晶體管的存儲(chǔ)時(shí)間 Ts=3.5
根據(jù)式 2 計(jì)算每只開關(guān)的實(shí)際開通時(shí)間為：

實(shí)際工作頻率
該工作頻率與設(shè)計(jì)要求的指定值非常接近，所以可以采用。
在電流源驅(qū)動(dòng)模式的半橋逆變器中，功率開關(guān)晶體管的基極和發(fā)射極之間的驅(qū)動(dòng)繞組即是脈沖變壓器的次級(jí)繞組 Ns，設(shè)流入次級(jí)的的電流為 Is，電壓為 Us，則應(yīng)存在以下關(guān)系：
Ip×Up=Is×Us
因?yàn)橛执嬖谝韵玛P(guān)系： 所以可推導(dǎo)出：

(4)

對(duì)于選定的 BUL45 開關(guān)晶體管，可查出在 Ic=2A，VCE=1V 時(shí)，hFE≥7 ，當(dāng)為 Ic=0.78A 時(shí)，晶體管的 hFE 不會(huì)低于 10，從而可算出最小的基極電流為 0.078A，集電極的 0.78A 的電流正是電子鎮(zhèn)流器功率開關(guān)晶體管實(shí)際工作電流 IL=0.55A 的峰值，因此，流入變壓器初級(jí)繞組的電流 Ip 可近似為晶體管峰值集電極電流的一半，即 Ip=0.5×ILP=0.39A 將 Ip=0.39A，Is=IB=0.078A，Np=2 代入式 4，可得出（匝）。

下面確定變壓器所需的線徑：
根據(jù)公式： (5)
d：線徑，單位mm；I：電流，單位A；j：電流密度，一般取 3A/mm2
可得出初級(jí)的線徑：

次級(jí)的線徑：

根據(jù)上面的計(jì)算，從理論上可以確定此變壓器的參數(shù)為，使用 R5K，H6.3×3.8×2.5P 磁環(huán)，初級(jí)使用 0.40mm 銅線繞 2 匝次級(jí)均為使用 0.18mm 銅線繞 10 匝，銅線可采用普通聚胺酯漆包銅線即可，對(duì)絕緣有特別要求的，可采用三層絕緣線。
3 結(jié)束語
通過理論推導(dǎo)與計(jì)算可以得出所需變壓器的具體參數(shù)，但在實(shí)際應(yīng)用中，電路其它元件的取值與布線的影響可能還需要對(duì)變壓器的各參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，例如受開關(guān)晶體管基極串聯(lián)電阻的阻值及其它分布參數(shù)的影響可對(duì)變壓器次級(jí)基極驅(qū)動(dòng)繞組的匝數(shù)進(jìn)行調(diào)整，變壓器的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)需要實(shí)踐的工作，只有在不斷的設(shè)計(jì)與實(shí)踐中才能積累到更多的經(jīng)驗(yàn)與數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)
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