[发明专利]副边单绕组自复位正激变换电路的设计方法

权利要求书

1.一种副边单绕组自复位正激变换电路的设计方法，所述副边单绕组自复位正激变换电路包括正激变换器主电路(1)、励磁能量存储电路(2)和励磁能量转移电路(3)，所述正激变换器主电路(1)包括高频变压器T1、开关管Q1、二极管D1、二极管D2、电感L1和电容C1，所述开关管Q1的栅极与外部控制器的输出端连接，所述开关管Q1的漏极与高频变压器T1的一次绕组W1的一端连接，所述高频变压器T1的一次绕组W1的另一端为正激变换器主电路(1)的正极电压输入端IN+且与外部电源的正极输出端连接，所述开关管Q1的源极为正激变换器主电路(1)的负极电压输入端IN-且与外部电源的负极输出端连接，所述二极管D1的阳极与高频变压器T1的二次绕组W2的一端连接，所述二极管D1的阴极和二极管D2的阴极均与电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端与电容C1的一端连接且为正激变换器主电路(1)的正极电压输出端OUT+，所述二极管D2的阳极和电容C1的另一端均与高频变压器T1的二次绕组W2的另一端连接且为正激变换器主电路(1)的负极电压输出端OUT-；所述励磁能量存储电路(2)包括二极管D3和电容C2，所述二极管D3的阳极与二极管D1的阴极连接，所述二极管D3的阴极与电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端与二极管D1的阳极连接；所述励磁能量转移电路(3)包括二极管D4和电感L2，所述二极管D4的阳极与二极管D3的阴极连接，所述二极管D4的阴极与电感L2的一端连接，所述电感L2的另一端与正激变换器主电路(1)的正极电压输出端OUT+连接；其特征在于，该设计方法包括以下步骤：

步骤一、选择组成正激变换器主电路(1)的合适参数的高频变压器T1、开关管Q1、二极管D1、二极管D2、电感L1和电容C1，其具体过程如下：

步骤101、选取高频变压器T1，具体过程为：

步骤1011、根据公式确定高频变压器T1的磁芯面积乘积AP，其中，Ps为高频变压器T1的视在功率且Po为高频变压器T1的输出功率且Po＝IoVo，Io为正激变换器主电路(1)的输出电流，Vo为正激变换器主电路(1)的输出电压，η为高频变压器T1的传输效率且取值为80％～90％，ΔB为高频变压器T1的最大磁通量，f为开关管Q1的开关频率，J为流过高频变压器T1的电流密度，Ku为高频变压器T1的磁芯的窗口有效使用系数；

步骤1012、根据公式确定高频变压器T1的一次绕组W1与二次绕组W2的匝数比n，其中，Nw1为高频变压器T1的一次绕组W1的匝数，Nw2为高频变压器T1的二次绕组W2的匝数，Vi，min为正激变换器主电路(1)的最小输入电压，d′max为开关管Q1的最大占空比，Vf为二极管的导通压降且Vf＝0.7V；

步骤1013、根据公式计算高频变压器T1的一次绕组W1的有效电流Iprms；

步骤1014、根据公式计算高频变压器T1的二次绕组W2的有效电流Isrms；

步骤1015、根据高频变压器T1的磁芯面积乘积AP、高频变压器T1的一次绕组W1与二次绕组的匝数比n、高频变压器T1的一次绕组W1的有效电流Iprms和高频变压器T1的二次绕组W2的有效电流Isrms四个参数选取高频变压器T1；

步骤102、选取开关管Q1，具体过程为：

步骤1021、根据公式VS,max＝1.3(Vi,max+nVO)计算开关管Q1所需承受的最大电压应力VS,max，其中，Vi,max为正激变换器主电路(1)的最大输入电压；

步骤1022、选取耐压值大于VS,max的开关管型号作为开关管Q1；

步骤103、根据公式选取电感L1的电感值，其中，RL,min为接在正激变换器主电路(1)的负极电压输出端OUT-与正极电压输出端OUT+之间的负载电阻RL的最小值，Lmin为最小负载电阻和最大输入电压所对应的电流连续导电模式和电流不连续导电模式的临界电感；

步骤104、根据公式选取电容C1的容值，其中，λ为裕度系数，Vpp,max为正激变换器主电路(1)的最大输出纹波电压，Cmin为最小输出滤波电容；

步骤105、选取二极管D1，具体过程为：

步骤1051、根据公式确定流过二极管D1的最大电流ID1,max，其中，Vi为正激变换器主电路(1)的输入电压，d′为开关管Q1的占空比，T为开关管Q1的开关周期；

步骤1052、根据公式VD1,max＝Vo确定二极管D1的耐压值VD1,max；

步骤1053、根据流过二极管D1的最大电流ID1,max和二极管D1的耐压值VD1,max选择二极管D1；

步骤106、选取二极管D2，具体过程为：

步骤1061、根据公式确定流过二极管D2的最大电流ID2,max，其中，Lm为高频变压器T1的一次绕组W1的励磁电感且取Lm＝Lw1，Lw1为高频变压器T1的一次绕组W1的电感值；

步骤1062、根据公式VD2,max＝Vo确定二极管D2的耐压值VD2,max；

步骤1063、根据流过二极管D2的最大电流ID2,max和二极管D2的耐压值VD2,max选择二极管D2；

步骤二、连接高频变压器T1、开关管Q1、二极管D1、二极管D2、电感L1和电容C1，组成正激变换器主电路(1)，其具体过程如下：

步骤201、将开关管Q1的栅极作为外部控制信号的输入端，并将开关管Q1的漏极接到高频变压器T1的一次绕组W1的一端；

步骤202、将高频变压器T1的一次绕组W1的另一端作为正激变换器主电路(1)的正极电压输入端IN+，并将开关管Q1的源极作为正激变换器主电路(1)的负极电压输入端IN-；

步骤203、将二极管D1的阳极接到高频变压器T1的二次绕组W2的一端，并将二极管D1的阴极和二极管D2的阴极均接到电感L1的一端，将电感L1的另一端接到电容C1的一端，并引出导线，作为正激变换器主电路(1)的正极电压输出端OUT+；

步骤204、将二极管D2的阳极接到高频变压器T1的二次绕组W2的另一端，并引出导线，作为正激变换器主电路(1)的负极电压输出端OUT-；

步骤三、选择组成励磁能量存储电路(2)的合适参数的二极管D3和电容C2，其具体过程如下：

步骤301、选取电容C2，具体过程为：

步骤3011、根据公式确定电容C2的容值的取值范围，其中，Lw2为高频变压器T1的二次绕组W2的电感值；

步骤3012、取根据公式计算电容C2充电得到的两端最大电压值VC2,max；

步骤3013、根据公式VT,C2≥VC2.max确定电容C2的耐压值VT,C2的取值范围；

步骤3014、根据电容C2的容值的取值范围和电容C2的耐压值VT,C2的取值范围选择电容C2；

步骤302、选取二极管D3，具体过程为：

步骤3021、根据公式确定流过二极管D3的最大电流ID3,max；

步骤3022、根据公式VD3,max＝VC2,max确定二极管D3的耐压值VD3,max；

步骤3023、根据流过二极管D3的最大电流ID3,max和二极管D3的耐压值VD3,max选择二极管D3；

步骤四、连接二极管D3和电容C2，组成励磁能量存储电路(2)，并与正激变换器主电路(1)连接，其具体过程如下：

步骤401、将二极管D3的阳极接到二极管D1的阴极，并将二极管D3的阴极接到电容C2的一端；

步骤402、将电容C2的另一端接到二极管D1的阳极；

步骤五、选择组成励磁能量转移电路(3)的合适参数的二极管D4和电感L2，其具体过程如下：

步骤501、选取电感L2，具体过程为：

步骤5011、根据公式确定电感L2的电感值的取值范围；

步骤5012、根据公式确定流过电感L2的电流的最大值IL2,max；

步骤5013、根据电感L2的电感值的取值范围和流过电感L2的电流的最大值IL2,max选择电感L2；

步骤502、选取二极管D4，具体过程为：

步骤5021、根据公式确定流过二极管D4的最大电流ID4,max；

步骤5022、根据公式VD4,max＝Vo确定二极管D4的耐压值VD4,max；

步骤5023、根据流过二极管D4的最大电流ID4,max和二极管D4的耐压值VD4,max选择二极管D4；

步骤六、连接二极管D4和电感L2，组成励磁能量转移电路(3)，并与正激变换器主电路(1)连接，其具体过程如下：

步骤601、将二极管D4的阳极接到二极管D3的阴极，并将二极管D4的阴极接到电感L2的一端；

步骤602、将电感L2的另一端接到正激变换器主电路(1)的正极电压输出端OUT+。