正弦波逆變器的變壓器設計

充電器工作時的品質因數(shù)Q

在開始設計充電器之前，定義品質因數(shù)Q。這是一個重要的參數(shù)，因為它決定了原邊電流的幅值、磁心尺寸和導線尺寸。

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

Q值高的電路在帶負載時因大的環(huán)流（非常類似于機械系統(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是諧振電路中相當大的環(huán)流，導致原邊繞組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功電流和Q值（C2越大，則Q越大。）更完整的分析請參見第四部分第2章。

本例中C2為1000pF，頻率為50kHz，儲能電路電壓的RMS值為477V。可用下式計算無功電流：

電壓RMS值為477V時的電流為

折算至原邊的等效輸入電流為

lload=功率／諧振電壓=20／477=42mA

工作時的Q值為

Q=lc／lload=150／42=3.6

T1具有兩個作用，首先它是一個變壓器，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率共同構成并聯(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，推薦的設計方案是先確定C2（參見上述分析），再調節(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率，使相串聯(lián)的P1和P2以及選定的C2在50kHz時發(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)以計算出的較小原邊匝數(shù)（由頻率和原邊電壓決定）繞制時，原邊電感將過大。所以，通常用磁心氣隙減小等效磁心磁導率和電感。這是一種很方便的方法，因為僅通過調節(jié)磁心氣隙就能夠電感以獲得較佳性能。（如果電感過小，則應增加原邊匝數(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)需要進行確定，可以假設峰值電壓接近πVin

本例中

注意：Q1和Q2的導通交疊將使電壓的RMS值增加約10%