反激式高频变压器的分析与设计

3 变压器设计实例
逆变器电路拓扑如图1，其中对变压器的工作要求为：输入电压24 V；输出电压有效值220 V，频率50Hz；额定容量250 VA；开关频率20 kHz；变压器在反激式电路中，即变压器需工作在DCM；假设效率η=85％，最大占空比0．45。
磁芯材料选择PC40，其在60℃时饱和磁通密度为Bw=450 mT，考虑一定裕度，取Bw的1／3作为变压器工作磁通密度的摆幅，
即。
变压器原副边绕组均无抽头，故由式(5)Pt=Po(1／η+1)=544 W。
工作频率fs=20 kHz，kc取0．4，则由式(4)得，根据上述值，选PC40 EE42／21／20，其中Ap=6．462 5 cm4；Ae=235 mm2；Aw=275 mm2。
原边绕组匝数根据式(8)得：7．66，取8匝。
副边绕组匝数由式(9)及式(10)得：
代入数值可得：126．76，取127匝。
电流密度J由式(3)得：

为确保最大输出功率时逆变器仍工作在DCM，原边电感(单位：μH)由式(16)得：

考虑趋肤效应，原边绕组采用AWG#18导线5根并绕，副边绕组采用AWG#20导线。

可能出现的磁通密度峰值小于磁芯饱和磁通密度，设计可行。

4 实验
测试电路结构见图1．前级K2，K4关断，K1，K3做20 kHz，占空比为0．45的高频斩波，后级K5导通，K6关断，从而形成一个反激型的DC -DC电路，输入电压取直流24 V，负载R取387Ω，此时测得输出电压为289．6V，输入电流为12．7A，此时计算得电路的效率为71.1％，经测试，前级全桥效率在大电流下约为85％，再考虑电路其他部分的损耗，因此可得变压器的效率约为85％，变压器实物照片见图3。

5 结语
本文详细介绍了反激式高频链逆变器用高频变压器的设计方法及步骤，明晰了原本复杂的变压器设计步骤。本文的设计方法具有一定的普遍性，设计步骤中大多数也与其他电路拓扑的变压器设计过程吻合，最后，利用本文设计方法设计的高频变压器在250 VA高频链逆变器中进行了测试使用，实验结果表明，变压器运行良好，逆变器运行良好，变压器设计是比较成功的。