正弦波逆變器的變壓器設(shè)計(jì)

充電器工作時(shí)的品質(zhì)因數(shù)Q

在開(kāi)始設(shè)計(jì)充電器之前，定義品質(zhì)因數(shù)Q。這是一個(gè)重要的參數(shù)，因?yàn)樗鼪Q定了原邊電流的幅值、磁心尺寸和導(dǎo)線尺寸。

Q定義了無(wú)功電流和有功（電阻性）電流的比率，而無(wú)功電流對(duì)輸出功率沒(méi)有貢獻(xiàn)Q的另一個(gè)意義是與每個(gè)周期內(nèi)諧振電路中的循環(huán)能量與負(fù)載消耗的能量之比成正比。

Q值高的電路在帶負(fù)載時(shí)因大的環(huán)流（非常類似于機(jī)械系統(tǒng)中的飛輪）而能夠輸出非常干凈的正弦波。輸出干凈正弦波的代價(jià)是諧振電路中相當(dāng)大的環(huán)流，導(dǎo)致原邊繞組P和P2的電阻產(chǎn)生很高的損耗。相反，Q值低的電路輸出的正弦波存在較大畸變，但損耗更小。對(duì)于這種自激振蕩逆變器，Q的折中值在2到5之間。

由于電容C2兩端的交流電壓保持不變，C2的取值和頻率決定著無(wú)功電流和Q值（C2越大，則Q越大。）更完整的分析請(qǐng)參見(jiàn)第四部分第2章。

本例中C2為1000pF，頻率為50kHz，儲(chǔ)能電路電壓的RMS值為477V。可用下式計(jì)算無(wú)功電流：

電壓RMS值為477V時(shí)的電流為

折算至原邊的等效輸入電流為

lload=功率／諧振電壓=20／477=42mA

工作時(shí)的Q值為

Q=lc／lload=150／42=3.6

T1具有兩個(gè)作用，首先它是一個(gè)變壓器，將RMS值為477V的原邊電壓降至副邊所需的RMS值為20V的電壓。原邊繞組P1和P2以及等效磁心的磁導(dǎo)率共同構(gòu)成并聯(lián)諧振電路的諧振電感，C2為諧振電容。選擇合適的取值使自然諧振頻率為50kHz。

為了獲得所需的Q值，推薦的設(shè)計(jì)方案是先確定C2（參見(jiàn)上述分析），再調(diào)節(jié)磁心氣隙，得到為了獲得正確電感值所需的磁心等效磁導(dǎo)率，使相串聯(lián)的P1和P2以及選定的C2在50kHz時(shí)發(fā)生諧振。

提示：通常鐵氧體磁心的尺寸并非很小，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)以計(jì)算出的最小原邊匝數(shù)（由頻率和原邊電壓決定）繞制時(shí)，原邊電感將過(guò)大。所以，通常用磁心氣隙減小等效磁心磁導(dǎo)率和電感。這是一種很方便的方法，因?yàn)閮H通過(guò)調(diào)節(jié)磁心氣隙就能夠電感以獲得最佳性能。（如果電感過(guò)小，則應(yīng)增加原邊匝數(shù)。）

原邊電壓

由第四部分第2章可知，諧振電路兩端的電壓（P1和P2兩端的原邊電壓）可根據(jù)需要進(jìn)行確定，可以假設(shè)峰值電壓接近πVin

本例中

注意：Q1和Q2的導(dǎo)通交疊將使電壓的RMS值增加約10%