半桥式高频变压器设计优化

变压器功率大小的设计要满足工作频率、输入电压变宽、温升在允许范围内的要求。首先根据功率选定磁心，再确定磁感应强度值为正、反激式变换电路的两倍。在满值运行时，要考虑磁心损耗，对于高效率变压器，尽量使铜损接近铁损，这是半桥式变换电路与正、反激式变换电路的不同之处。

输入交流电压：AC 85～265V，50Hz。

输出参数：+12V/4.5A、+5V/18A、-12V/0.5A、-5V/0.5A，输出功率P_o=151.5W。

1.计算输入功率

设工作频率为50kHz。从图3-17可知，允许温升为50℃时，确定总损耗为3.3W，铁损=3.3/2W=1.65W。根据表4-1，选用的磁心为PQ32/20，这时铁心截面积为142mm²。

从图3-18可知，1.65W的损耗对应的磁通在开关频率为50kHz时为20μWb。磁心的磁感应强度为

式中，Φ为磁通量；A_e为铁心截面积。

图3-17 变压器自然通风总损耗与温度的关系

图3-18 变压器在100℃时的磁滞和涡流损耗与总磁通的关系

2.计算磁感应强度增量

ΔB=2B_opt=2×140mT=280mT=0.28T

3.计算一次侧最少匝数N_1min

由工作频率得知周期，设占空比D=0.5，则

t_on=TD=20×0.5μs=10μs电网电压波动±10%，考虑到倍压整流，则一次直流电压为

V_S=[85-（85×0.10）]×1.414×2V≈216.3V(www.xing528.com)

4.计算二次各绕组的匝数

每匝电压系数为

除以2是因为前面倍压整流时乘以2，在这里不考虑倍压整流。

在计算二次匝数时只考虑+5V、+12V、-5V和-12V的匝数与之相同。变压器绕组N₂是启动绕组，由每伏匝数可以算出，N₂=4.5/1.966匝=2.28匝，取2匝。

二极管VD₂₃的管压降为0.8V，检测电阻R₂₈的压降0.2×18V=3.6V，滤波电感绕组L_S的压降为1V，则

5.计算一次电感LP

一次平均电流

一次绕组最大电流

I_P2=3I_P1=3×0.88A=2.64A

在t_on期间，电流变化量 ΔI=I_P2-I_P1=2.64A-0.88A=1.76A

6.计算磁间隙

前面已说明，如果在变压器磁心上加一个气隙，这对于半桥式变换电路抑制逐渐阶梯式趋向磁饱和是有利的，所以在这里进行磁心间隙计算显得很有必要。