半橋逆變電路中的脈沖變壓器設計

電子鎮器中的脈沖變壓器一般使用外徑為 6mm 與 10mm，所以我們暫取這兩款磁環(huán)參數進(jìn)行計算。
首先假設選用編號為 B 的 H10×6×5 的 R5K 磁環(huán)，查表可得到，le=24.1mm=2.41cm Hs=0.40A/cm，根據（式3）可以算出初級繞組的匝數為：；
因為初級 IP=0.39A，圈數只有 2 匝，所以初級電壓應不會(huì )超過(guò) 1V，假設初級電壓為 1V，根據（式1）將 Bs=0.51T，N=2Ts，Ae=9.3mm2=0.093cm2 代入公式可算出振蕩頻率：，考慮到晶體管的存儲時(shí)間 Ts 的影響，實(shí)際工作頻率將小于理論值，無(wú)法達到設計輸入需要的 35kHz，所以選用 B 磁環(huán) H10×6×5 無(wú)法滿(mǎn)足設計指標的要求。
如果采用 A 磁環(huán) H6.3×3.8×2.5P 查表可得到，le=15.2mm=1.52cm Hs=0.40A/cm，則初級的匝數為：(匝)，考慮到生產(chǎn)工藝原因，這里匝數取 2 匝。因為磁環(huán)較小而且圈數少，假設 Vp=0.6V，則振蕩頻率為：，根據使用的開(kāi)關(guān)晶體管的存儲時(shí)間 Ts 確定每只開(kāi)關(guān)的實(shí)際開(kāi)時(shí)間，查得晶體管的存儲時(shí)間 Ts=3.5
根據式 2 計算每只開(kāi)關(guān)的實(shí)際開(kāi)通時(shí)間為：

實(shí)際工作頻率
該工作頻率與設計要求的指定值非常接近，所以可以采用。
在電流源驅動(dòng)模式的半橋逆變器中，功率開(kāi)關(guān)晶體管的基極和發(fā)射極之間的驅動(dòng)繞組即是脈沖變壓器的次級繞組 Ns，設流入次級的的電流為 Is，電壓為 Us，則應存在以下關(guān)系：
Ip×Up=Is×Us
因為又存在以下關(guān)系： 所以可推導出：

(4)

對于選定的 BUL45 開(kāi)關(guān)晶體管，可查出在 Ic=2A，VCE=1V 時(shí)，hFE≥7 ，當為 Ic=0.78A 時(shí)，晶體管的 hFE 不會(huì )低于 10，從而可算出最小的基極電流為 0.078A，集電極的 0.78A 的電流正是電子鎮流器功率開(kāi)關(guān)晶體管實(shí)際工作電流 IL=0.55A 的峰值，因此，流入變壓器初級繞組的電流 Ip 可近似為晶體管峰值集電極電流的一半，即 Ip=0.5×ILP=0.39A 將 Ip=0.39A，Is=IB=0.078A，Np=2 代入式 4，可得出（匝）。

下面確定變壓器所需的線(xiàn)徑：
根據公式： (5)
d：線(xiàn)徑，單位mm；I：電流，單位A；j：電流密度，一般取 3A/mm2
可得出初級的線(xiàn)徑：

次級的線(xiàn)徑：

根據上面的計算，從理論上可以確定此變壓器的參數為，使用 R5K，H6.3×3.8×2.5P 磁環(huán)，初級使用 0.40mm 銅線(xiàn)繞 2 匝次級均為使用 0.18mm 銅線(xiàn)繞 10 匝，銅線(xiàn)可采用普通聚胺酯漆包銅線(xiàn)即可，對絕緣有特別要求的，可采用三層絕緣線(xiàn)。
3 結束語(yǔ)
通過(guò)理論推導與計算可以得出所需變壓器的具體參數，但在實(shí)際應用中，電路其它元件的取值與布線(xiàn)的影響可能還需要對變壓器的各參數進(jìn)行適當的調整，例如受開(kāi)關(guān)晶體管基極串聯(lián)電阻的阻值及其它分布參數的影響可對變壓器次級基極驅動(dòng)繞組的匝數進(jìn)行調整，變壓器的設計是一項需要實(shí)踐的工作，只有在不斷的設計與實(shí)踐中才能積累到更多的經(jīng)驗與數據。

參考文獻
[1] 比林斯著(zhù), 張占松, 汪仁煌, 謝麗萍譯. 開(kāi)關(guān)電源手冊. 北京: 人民郵電出版社 2006.12
[2] 毛興武, 祝大衛. 新型電子鎮流器電路原理與設計. 北京: 人民郵電出版社 2007.9