基于双管正激拓扑的AC/DC开关电源磁性器件设计

杨旭东 吕小刚 刘崇义

(北京航天万源科技有限公司 北京 100176)

根据设计需求，采用双管正激电路进行了AC/DC隔离电源的研制。

1 电源的功率电路

双管正激电路的两个开关管受同一驱动信号控制，同时开通或关断，是公认可靠性最高的电路拓扑，功率部分电路如图1所示。

2 磁性器件设计

输入交流220VAC/50Hz；输出电压42V；输出电流20A。对变压器及输出电感设计如下。

2.1 变压器设计

采用面积乘积法。工作频率设为50kHz。脉冲最大占空比Dmax设为0.4。变压器工作效率假设为80%。整流二极管压降设为0.7V。

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

Ae磁芯截面积，ΔB工作最大磁感应强度。

Vo(max)输出电压，Vd输出整流二极管压降。

绕组电流密度按J=6A/mm2选择，则原边、副边绕组截面积：

原边一根QZ-2-1.2漆包线，截面积为1.17mm2。副边7根QZ-2-0.74漆包线，单根截面积为0.43mm2。

校核变压器的工作磁通：

PM62在100℃时，BS为0.39T,因ΔBlim＜BS，故变压器的设计合格。

2.2 输出滤波电感设计

图1 双管正激电路原理图

磁芯EE55/28/21（Ae=3.54mm2）：

3 功率开关管及整流、续流二极管设计

交流经整流后最高约为220V×1.1×1.414=342V，最低220V×0.9×1.2=237.6V。最大输出功率42V×20A=840W，效率按80%估算，输入功率1050W，则功率管最大平均电流为1050W/237.6V≈4.2A。综合考虑选择IXYS公司的IXTM20N60功率管。

变压器副边整流管上的反向电压为Emax/K , K为变压器原副边匝数比，本电源中为2，最大反向电压342V/2=171V。整流管开关时有一定的电压振荡，流过的是脉冲电流，二极管选择IXYS公司的DSEI60-06A。

4 样机验证及结论

样机各项参数测试指标全部合格，运行稳定可靠，证明高频变压器和输出滤波电感的设计方法合理可行。