移相全桥参数计算

移相全桥mathcad计算

以移相全桥mathcad计算为标题的文章

移相全桥是一种常用的电路拓扑结构，用于产生正弦波信号或进行相位控制。在电力电子、通信等领域中广泛应用。本文将介绍如何利用Mathcad软件进行移相全桥的计算。

移相全桥电路由四个开关和一个负载组成，如图所示。其中，开关S1和S2为上半桥，开关S3和S4为下半桥。负载一侧接地。通过控制开关的开关状态和占空比，可以实现对输出正弦波的频率和相位进行调控。

在Mathcad软件中，我们可以使用数值计算工具箱来进行移相全桥的计算。首先，我们需要确定电路的参数，包括电压源的幅值和频率，负载的阻抗，以及开关的导通状态和占空比。这些参数将直接影响到移相全桥电路的输出。

接下来，我们可以利用Mathcad软件中的数学函数和逻辑运算符来进行计算。首先，我们可以使用正弦函数来表示电压源的波形。然后，根据开关的导通状态和占空比，使用逻辑运算符进行判断和计算。通过对上半桥和下半桥的开关状态进行控制，我们可以得到输出电压的波形和频率。

在计算过程中，我们还需要考虑到开关的导通和关断延迟时间、电感和电容的影响等因素。这些因素会导致电路的输出波形出现畸变

或相位偏移。通过适当调整电路参数和控制策略，我们可以最小化这些干扰，实现精确的移相控制。

除了基本的计算，Mathcad还提供了绘图工具，可以将计算结果以图形的形式展示出来。我们可以使用Mathcad的绘图功能，绘制移相全桥输出电压的波形图和相位图。这样可以更直观地了解电路的工作状态和效果。

通过Mathcad软件进行移相全桥的计算，不仅可以方便快捷地得到计算结果，还可以进行参数优化和仿真分析。Mathcad软件的强大功能和友好的界面，为电路设计和分析提供了有力的工具支持。

移相全桥是一种常见的电力电子变换器，主要用于将交流电转换为直流电。它由四个开关管组成，每个开关管的导通和关断时间不同，从而实现了电流的移相。

原边电流是指输入到移相全桥电路中的电流。在理想情况下，原边电流应该是一个恒定的直流电流。然而，由于开关管的非线性特性和电路中的其他因素，实际的原边电流可能会有一定的波动。

原边电流的大小和波形对移相全桥的性能有很大影响。如果原边电流过大，可能会导致开关管过热甚至损坏；如果原边电流过小，可能会导致输出电压不稳定。因此，需要通过合理的设计和控制策略来保证原边电流的稳定性。

移相全桥原边电流

摘要：

一、移相全桥简介

1.概念解释

2.主要组成部分

二、原边电流分析

1.原边电流的产生

2.原边电流的计算方法

3.原边电流对系统的影响

三、移相全桥与原边电流的应用

1.应用领域

2.优点与局限性

四、总结

正文：

一、移相全桥简介

移相全桥（Phase-Shifted Full Bridge，简称PSFB）是一种电压源型逆变器，广泛应用于高压、大功率的电力电子系统中。它采用四个开关器件，通过调整开关时间，实现对输出电压的调节。与传统的全桥逆变器相比，移相全桥具有更好的输出电压波形和更低的谐波含量。

二、原边电流分析

1.原边电流的产生

在移相全桥电路中，原边电流是由负载电流和四个开关器件的导通电流组成的。当其中一个开关器件导通时，负载电流通过该开关器件流过；当其他开关器件导通时，负载电流则通过另外的开关器件流过。

2.原边电流的计算方法

原边电流的计算方法主要包括两种：解析法和数值法。解析法主要通过分析电路的工作状态，利用微积分等数学方法求解；数值法则是通过计算机仿真或实验测量，得到原边电流的数值。

3.原边电流对系统的影响

原边电流的大小和波形对电力电子系统的性能具有重要影响。原边电流的大小决定了系统的输出功率；原边电流的波形则影响了系统的输出电压质量。因此，在设计和优化移相全桥电路时，需要对原边电流进行详细的分析。

三、移相全桥与原边电流的应用

1.应用领域

移相全桥电路广泛应用于新能源、交通运输、工业控制等领域。例如，在风力发电、光伏发电等可再生能源系统中，移相全桥电路可以实现对输出电压的精确控制，提高系统的整体效率和可靠性。

移相全桥变换器设计

一、设计要求

输入电压：直流V in= 400V 考虑输入电压波动：385Vdc~415Vdc 输出电压：直流V out= 12V（稳压型）

输出最大电流：I max=50 A

整机效率：η≥90%

输出最大功率：P o=600W

开关频率：f=100kHz

二、参数计算

①输入电流有效值

I in=P o

η⁄

V in

=

600

0.9

⁄

400

=1.67 A

考虑安全裕量，选择600V/10A的开关管，型号FQPF10N60C。

②确定原副边匝比n：

为了提高高频变压器的利用率，减小开关管电流，降低输出整流二极管承受的反向电压，从而减小损耗降低成本，高频变压器原副边匝比n要尽可能的取大一些；为了在规定的输入电压范围内能够得到输出所要求的电压，变压器的变比一般按最低输入电压V in(min)来进行计算。

考虑到移相控制方案存在变压器副边占空比丢失的现象，以及为防止共同导通，一般我们取变压器副边最大占空比是0.85，则可计算出副边电压V s：

V s=V o+V D+V Lf

D sec (max)

=

12+1.5+0.5

0.85

=16.47V

其中V o=12V为输出电压，V D为整流二极管压降，取 1.5V，V Lf为输出滤波

电感上的直流压降，取0.5V。

匝比n：

n=N p

N s

=

385

16.47

=23.27

设计中取匝比n=23。

③确定匝数N p、N s

变压器次级绕组匝数可由以下公式得出：

N s=

U s

4f s B m A e

=

16.47

4×105×0.13×190×10−6

=1.66

取N s=2，本设计中，最大磁通密度B m=0.13T，磁芯选择PQ3535，A e= 190mm2。

移相全桥参数计算 Prepared on 22 November 2020

1、介绍

在大功率服务器件中，为满足高效和绿色标准，一些供电设计师们发现使用移相全桥转换器更容易。这是因为移相全桥变换器可以在转换器原边获得零切换。这个应用程序的目的是设计报告审查的600W移相全桥变换器在电力系统中,利用TI的新UCC28950移相全桥控制器,并基于典型值。在生产设计需要修改的值最坏情况的条件。希望这些信息将帮助其他电源设计者的努力设计一个有效的移相全桥变换器。

表1设计规范

2、功能示意图

3、功率预算

为满足效率的目标，一组功率预算需要设定。

4、原边变压器计算T1

变压器匝比(a1):

估计场效应晶体管电压降(VRDSON):

基于最小指定的输入电压时70%的占空比选择变压器。

基于平均输入电压计算典型工作周期(DTYP)

输出电感纹波电流设置为输出电流的20%。

需要注意在选择变压器磁化电感的正确数值(LMAG)。下列方程计算主变压器(T1)的最低磁化电感,确保变

频器运行在电流型控制。如果LMAG太小，磁化电流会导致变换器运行在电压模式控制代替peak-current模式。这是因为磁化电流太大,它将作为PWM坡道淹没RS上的电流传感信号。

图2显示了T1原边电流(IPRIMARY)和同步整流器QE和QF电流对同步整流栅驱动电流的反应。注意I(QE)I(QF)也是T1的次级绕组电流。变量D是转换器占空比。

计算T1次级均方根电流(ISRMS):

副边均方根电流(ISRMS1)当能量被传递到副边:

副边均方根电流(ISRMS2)，当电流通过变压器，QEQF开通

1、介绍

在大功率服务器件中，为满足高效和绿色标准，一些供电设计师们发现使用移相全桥转换器更容易。这是因为移相全桥变换器可以在转换器原边获得零切换。这个应用程序的目的是设计报告审查的600W移相全桥变换器在电力系统中,利用TI的新UCC28950移相全桥控制器,并基于典型值。在生产设计需要修改的值最坏情况的条件。希望这些信息将帮助其他电源设计者的努力设计一个有效的移相全桥变换器。

表 1 设计规

描述最小值典型值最大值

输入电压370V 390V 410V

输出电压11.4V 12V 12.6V

允许输出电压瞬变600mV

加载步骤90%

输出电压600W

满负荷效率93%

电感器切换频率200kHz

2、功能示意图

3、功率预算

为满足效率的目标，一组功率预算需要设定。

4、原边变压器计算T1

变压器匝比(a1):

估计场效应晶体管电压降(VRDSON):

基于最小指定的输入电压时70%的占空比选择变压器。

基于平均输入电压计算典型工作周期(DTYP)

输出电感纹波电流设置为输出电流的20%。

需要注意在选择变压器磁化电感的正确数值(LMAG)。下列方程计算主变压器(T1)的最低磁化电感,确保变频器运行在电流型控制。如果LMAG太小，磁化电流会导致变换器运行在电压模式控制代替peak-current模式。这是因为磁化电流太大,它将作为PWM坡道淹没RS上的电流传感信号。

图2显示了T1原边电流(IPRIMARY)和同步整流器QE和QF电流对同步整流栅驱动电流的反应。注意I(QE) I(QF)也是T1的次级绕组电流。变量D是转换器占空比。

基于移相全桥环路参数计算的研究

功率变换器是应用电力电子器件将一种电能转变为另一种或多种形式电能的装置。按转换电

能的种类可分为四种类型:即:交流-直流变换AC-DC（整流）、直流-交流变换DC-AC（逆变）、直流-直流变换DC-DC（斩波）、交流-交流换AC-AC（交交变频）。全桥移相软开关则属于直

流变换器的一种。

在常规的DC-DCPWM变换器中，功率开关管在电压不为零时导通，在电流不为零时关断，

处于强迫开关过程，这种开关过程又称为硬开关（hardswitching）过程。在硬开关下工作的DC-DC PWM变换器，随着开关频率的上升，一方面开关管的开关损耗会成正比地上升，使电

路的效率大大降低；另一方面，会产生严重的电磁干扰（EMI）噪声。

基于这样的问题，为了克服前述DC-DCPWM变换器在硬开关状态下工作的诸多问题，软开

关技术得到了深入广泛的研究并在近些年得到了迅速发展。

1.软开关功率变换电路

所谓软开关是指零电压开关ZVS（zero voltages witching）和零电流开关ZCS（zero current switehing）。对于硬开关和软开关，一般的理解是:硬开关过程是通过突变的开关过程中断功

率流完成能量的变换过程;而软开关过程是通过电感L和电容C的谐振，使开关器件中电流或(两端电压)按正弦或准正弦规律变化，当电流自然过零时，使器件关断，当电压下降到零时，使器件开通。开关器件在零电压或零电流条件下完成导通与关断的过程，将使器件的开关损

耗在理论上为零。

在ZVS-PWM变换器和ZCS-PWM变换器中，谐振电感串联在主功率回路中，因此电路中总是

移相全桥占空比

移相全桥（Phase-Shifted Full-Bridge）是一种在高频开关电源中广泛应用的电路拓扑。它具有较高的效率和较好的输出电压纹波特性。然而，移相全桥电路也存在一定的占空比丢失问题。移相全桥电路的占空比丢失主要是由于控制信号与开关管实际动作之间存在时间差。在移相全桥电路中，上下桥臂的开关管不是同时导通和关断的，而是依次进行。因此，在开关过程中，电流和电压之间存在一定的相位差，导致占空比丢失。

3．高频变压器计算

3.1变比的计算

为了减小整流桥单元的电压应力，本项目选择高频变压器的结构为一个原边绕组和五个副边绕组，五个副边绕组分别经整流桥输出的电压串联组成逆变器所需的直流电压，具体结构如图13所示。

为了提高高频变压器的利用率，减小开关管的电流，降低输出整流二极管的反向电压，从而减小损耗和降低成本，高频变压器原副边变比尽可能地大一些。为了在输入电压范围内能够输出所要求的电压，变压器的变比应按最低输入电压U in(min)选择。选择副边的最大占空比为D sec(max),则可计算出副边电压最小值U sec(min)为

(max)D (rec)f

sec(min)sec(max)2U +U D o U U +=

其中，U o(max)是输出电压最大值，为893.2V ，U D 是输出整流二极管的通态压降，为1.5V ，U （rec ）f 是输出滤波电感上的直流压降，约为0.2V 。故变压器副边电压最小值

sec(min)2 1.50.21054.60.893285

.U V V +⨯+== 原副边变比K=U in(min)/U sec(min)=380V/1054.6V=0.36。

U 图13.变压器原副边连接示意图

3.2．磁芯选择

磁芯选择比较通用的方法是面积乘积法。它是磁芯截面积与线圈有效窗口面积的乘积。

对于全桥电路，假定在最低输入电压时，最大占空比为0.8，开关管导通时间为0.8T sw ，效率η=80%，线圈铜填充系数为0.4。则面积乘积公式

max 35o e w P AP A A fB =≈

移相全桥参数计算

概述：

移相全桥是一种常见的电路，可用于测量电容、电感、电阻等电路元件的参数，以及用于产生可调节的相位差。本文将介绍移相全桥的原理、参数计算方法，并通过一个示例进行详细说明。

移相全桥的原理：

```

R1R2

┌───┐┌───┐

││││

────┘└────┘└───

C1C2

────┐┌────┐┌───

││││

└───┘└───┘

R3R4

```

其中，R1和R2是两个相等的电阻，C1和C2是两个相等的电容。移相全桥的输入电压为V1，输出电压为Vout，频率为f。

我们假设在进行参数计算时，电压V1和频率f已知。

参数计算方法：

1. 计算电流Iin：

移相全桥的输入电流为Iin，根据欧姆定律可以计算出：

Iin = V1 / R1

2.计算电容C3：

移相全桥的输出电压Vout与输入电压V1之间的关系为：

Vout = -V1 * (C1 / C2)

由此，我们可以解出电容C3的值：

C3 = C2 * (Vout / V1)

3.计算电阻R3和R4：

电阻R3和R4的分布可以根据如下公式计算：

R3 = R1 * (Vout / V1)

R4 = R2 * (Vout / V1)

至此，我们已经计算出了移相全桥的所有参数。

示例：

假设移相全桥的输入电压V1为10V，频率f为1kHz，R1和R2的阻值均为1kΩ，C1和C2的电容均为1μF，已知输出电压Vout为1V。

根据参数计算方法，我们可以计算出：

1. 输入电流Iin：

Iin = V1 / R1 = 10V / 1kΩ = 10mA

2.电容C3：

C3 = C2 * (Vout / V1) = 1μF * (1V / 10V) = 0.1μF

1、介绍

在大功率服务器件中.

为满足岛效和绿色标准.一些供电设讣师们发现使用移相全桥转换器更容易。这是因为移相全桥变换器可以在转换辭原边获得零切换。这个应用程序的目的是设il•报告审查的60CW移相全桥变换器在电力系统中，利用TI的新UCC28950移相全桥控制器，并基干典型值。在生产设计需要修改的值最坏情况的条件。希望这些信息将帮助其他电源设il•者的努力设讣一个有效的移相全桥变换器。

表1设计规范

描述最小值典型值最大值输入电压370V390V410V

输出电压11.4V12V12.6V 允许输出电压瞬变600mV 加戦步骤90%

输出电压600W

满负荷效率93%

电感器切换频率200kHz

2、功能示意图

3、功率预算

为满足效率的目标.一组功率预算需要设定C

4、原边变压器讣算T1

变压器匝比G1):

VREF GND L

EA・3D [i

£A-OUTA £

COMP

OUTB £

SS'EN OUTC £

DELAB OVTO [

D6LCD OUTE I

DELEF OUTF [

SYNC J

• win

RT CS [

RSUM ADEL [

DCM ADELEF [

a1 =

Np

可

II

q

T4——IF

ourc

DUTO I

8.

5 |

QB,

7Z ohm

MA -------- O 12V B<4»

->-|oinr] -"^-

fouTin -o SYNC

O~~3 忆I

UCC2B950

J»pF

估计场效应晶体管电圧降(VRDSON):

V RDSON = 0.3 V

基于最小描定的输入电压时70%的占空比选择变压器。

N P Ns

基于平均输入电压计算典型匸作周期(DTYP)

移相全桥原边电流

摘要：

1.移相全桥电路基本原理

2.原边电流的计算与分析

3.移相全桥电路的应用场景

4.移相全桥电路的优缺点

5.总结与展望

正文：

移相全桥电路是一种广泛应用于电力电子变换器的电路拓扑结构。在这种电路中，原边电流的分析和计算是至关重要的，因为它直接影响到电路的工作效率和性能。

1、介绍

在大功率服务器件中，为满足高效和绿色标准，一些供电设计师们发现使用移相全桥转换器更容易。这是因为移相全桥变换器可以在转换器原边获得零切换。这个应用程序的目的是设计报告审查的600W移相全桥变换器在电力系统中,利用TI的新UCC28950移相全桥控制器,并基于典型值。在生产设计需要修改的值最坏情况的条件。希望这些信息将帮助其他电源设计者的努力设计一个有效的移相全桥变换器。

表 1 设计规范

2、功能示意图

3、功率预算

为满足效率的目标，一组功率预算需要设定。

4、原边变压器计算T1

变压器匝比(a1):

估计场效应晶体管电压降(VRDSON):

基于最小指定的输入电压时70%的占空比选择变压器。

基于平均输入电压计算典型工作周期(DTYP)

输出电感纹波电流设置为输出电流的20%。

需要注意在选择变压器磁化电感的正确数值(LMAG)。下列方程计算主变压器(T1)的最低磁化电感,确保变频器运行在电流型控制。如果LMAG太小，磁化电流会导致变换器运行在电压模式控制代替peak-current模式。这是因为磁化电流太大,它将作为PWM坡道淹没RS上的电流传感信号。

图2显示了T1原边电流(IPRIMARY)和同步整流器QE和QF电流对同步整流栅驱动电流的反应。注意I(QE) I(QF)也是T1的次级绕组电流。变量D是转换器占空比。

计算T1次级均方根电流(ISRMS):

副边均方根电流(ISRMS1)当能量被传递到副边:

副边均方根电流(ISRMS2)，当电流通过变压器，QE QF开通

副边均方根电流(ISRMS3)引起的负电流在对方绕组随心所欲的时期,请参阅图2。

移相全桥谐振电感和电容的计算知乎

以移相全桥谐振电感和电容的计算

移相全桥是一种常用的交流电路，它通过改变电路中的电感和电容来实现电流的相位移动。谐振电感和电容则是移相全桥中的重要组成部分，它们的计算对于设计和调整移相全桥电路至关重要。

我们来了解一下移相全桥的工作原理。移相全桥由两个并联的半桥电路组成，每个半桥电路包含一个开关管和一个谐振电路，其中谐振电路由谐振电感和谐振电容组成。在工作过程中，通过控制开关管的导通和断开，可以改变电感和电容的参与时间，从而实现电流的相位移动。

接下来，我们来详细了解一下谐振电感的计算。谐振电感是指在特定频率下，电感与电容的共振现象。在移相全桥中，谐振电感的计算可以通过以下公式进行：

L = 1 / (4π^2 * f^2 * C)

其中，L表示谐振电感，f表示频率，C表示电容。根据这个公式，我们可以根据给定的频率和电容，计算出所需的谐振电感数值。

然后，我们来了解一下电容的计算。电容是指电路中储存电能的元件，它的计算可以通过以下公式进行：

C = 1 / (4π^2 * f^2 * L)

其中，C表示电容，f表示频率，L表示电感。根据这个公式，我们可以根据给定的频率和电感，计算出所需的电容数值。

在实际的移相全桥设计中，我们需要根据具体的需求来确定频率和电容或电感的数值。一般来说，频率是根据电路所要处理的信号频率来确定的，而电容和电感的数值可以根据频率来计算得出。

在计算谐振电感和电容的过程中，我们需要注意几个问题。首先，要确保公式中的单位一致，例如频率一般使用赫兹（Hz），电感使用亨利（H），电容使用法拉（F）。其次，要注意计算过程中的精度，保留足够的有效数字，避免计算误差。