基于雙管正激拓撲的AC/DC開關電源磁性器件設計

楊旭東 呂小剛 劉崇義

(北京航天萬源科技有限公司 北京 100176)

根據設計需求，采用雙管正激電路進行了AC/DC隔離電源的研制。

1 電源的功率電路

雙管正激電路的兩個開關管受同一驅動信號控制，同時開通或關斷，是公認可靠性最高的電路拓撲，功率部分電路如圖1所示。

2 磁性器件設計

輸入交流220VAC/50Hz；輸出電壓42V；輸出電流20A。對變壓器及輸出電感設計如下。

2.1 變壓器設計

采用面積乘積法。工作頻率設為50kHz。脈沖最大占空比Dmax設為0.4。變壓器工作效率假設為80%。整流二極管壓降設為0.7V。

查磁芯PM62：Ae=5.5cm2，An=3.877cm2，Ap’= Ae×An=21.4cm4。因Ap’＞Ap，滿足要求。

Ae磁芯截面積，ΔB工作最大磁感應強度。

Vo(max)輸出電壓，Vd輸出整流二極管壓降。

繞組電流密度按J=6A/mm2選擇，則原邊、副邊繞組截面積：

原邊一根QZ-2-1.2漆包線，截面積為1.17mm2。副邊7根QZ-2-0.74漆包線，單根截面積為0.43mm2。

校核變壓器的工作磁通：

PM62在100℃時，BS為0.39T,因ΔBlim＜BS，故變壓器的設計合格。

2.2 輸出濾波電感設計

圖1 雙管正激電路原理圖

磁芯EE55/28/21（Ae=3.54mm2）：

3 功率開關管及整流、續流二極管設計

交流經整流后最高約為220V×1.1×1.414=342V，最低220V×0.9×1.2=237.6V。最大輸出功率42V×20A=840W，效率按80%估算，輸入功率1050W，則功率管最大平均電流為1050W/237.6V≈4.2A。綜合考慮選擇IXYS公司的IXTM20N60功率管。

變壓器副邊整流管上的反向電壓為Emax/K , K為變壓器原副邊匝數比，本電源中為2，最大反向電壓342V/2=171V。整流管開關時有一定的電壓振蕩，流過的是脈沖電流，二極管選擇IXYS公司的DSEI60-06A。

4 樣機驗證及結論

樣機各項參數測試指標全部合格，運行穩定可靠，證明高頻變壓器和輸出濾波電感的設計方法合理可行。