全桥式变换电路优化设计

全桥式变换电路与半桥式变换电路实质是一样的，只是全桥式变换电路多了两只晶体管，而每一个工作周期，由桥式变换电路上每一条对角线上的两只晶体管同时进行“开”与“关”，这时要求触发两只开关管的触发脉冲等量还要同相位，这是半桥式变换电路所不同的地方。

1.全桥式变换电路优化设计优化目标

优化目标是主电路，包括高频变压器、脉冲驱动晶体管、散热器、电源输入滤波电容、电压输出滤波电容和电感、总体积、总重量，在优化设计的目标下，设计的变量有：输入滤波电容的容量和耐压、输出滤波电容的容量、输出滤波电感的感量和磁心的选用、变压器的选型和磁心的尺寸大小、结构形式、变压器一次、二次绕组的匝数及导线大小，还有变压器一次绕组漏感、铜损和铁损，这些都是优化设计中不可少的变量。优化设计的限制参数有14项，其中包括有变换电路的效率、变换电路的总重量、总体积、输出纹波电压的最大值、工作在连续电导模式的最小滤波电感、变压器磁心在饱和时的最大磁通量、限制的体积、允许磁心窗口的面积，限制在最大窗口条件下允许绕制铜导线（铜条）的最大线径（宽度）。

2.桥式变换电路优化设计数学模型计算公式

（1）输出电压V_o的计算

式中，V_inD是变量。若变换电路的频率不变时，D为常量，V_in输入电压是变量，D也是变量。

(www.xing528.com)

式中，t_x为晶体管存储时间（2μs）；T_o为晶体管延迟时间（5μs）；V_k为控制电压；V_max、V_min为锯齿波峰值电压、最低电压。

式中，I_o、V_o分别为变换电路输出电流有效值和输出电压变化值。V_o只有经过光耦合，才可视为常量。

（2）变压器一次绕组计算

变压器一次匝数是不可变的，调节电子开关的导通时间是要求改变输出电压，怎样达到这一目的？振荡变压器起着改变频率、传输电压的这一目的，因而使变压器匝数无需改变。全桥式变换电路优化设计的数学模块与半桥式优化设计数学模块一样。

优化设计以输入电压500V输出功率2000W，限定电压纹波的最大值小于1%，通过不同工作频率计算出变换电路的效率及元器件损耗曲线图。从曲线图可优化选择最佳频率，使电源效率创出新高。图6-20a可看出，变换电路频率为120～110kHz时，变换电路的效率可达到95%，这时晶体管的损耗将上升，变压器的损耗趋于下降，散热器的损耗为最低。图6-20b是频率与变压器和主电路的关系，工作频率为80～90kHz时，其体积是最佳值，如果工作频率上升，主电路的晶体管、变压器、二极管的功耗将大幅攀升，而且主电路、变换电路的体积也急剧增大。