电路设计最小开关周期为50s,负载电容为200nF,输出电压峰值25 kV,最大电压上升率40 kV/ms。直流电压源Ud工作电压420 V,开关S选用3.3 kV/1000 A高压大功率IGBT,硅堆D选用40 kV/20 A高压快恢复硅堆。在此条件下,反激变压器主要参数确定如下。
1)高压绕组电感L2: L:取值应保证任一开关周期,变压器全部储能向负载电容快速转移;同时应使能量转移电流i:在硅堆D的电流耐受范围之内。据此设计L:为2.9 mH 。
2)绕组匝比n(NzlN1): n取值应保证任一开关周期,电源饥向变压器低压绕组N1快速储能;同时应使储能电流i,在开关S的电流耐受范围之内,以及使开关S和硅堆D的电压应力不超出各自的电压耐受能力。
3)储能峰值E' Tmax:根据负载电容上的电压峰值25kV和最大电压上升率40 kV/ms,计算可得开关周期变压器储能峰值ETmax不低于9.6J。
根据上述电路工作特点和反激变压器技术参数,与开关电源应用相比, 反激变压器的物理实现难点在于:
1)需要设计体积紧凑且储能分布相对集中的变压器电磁结构,以解决10J左右的磁能储存问题;
2)需要在满足高压大功率及储能要求的设计条件下,尽可能提高绕组藕合系数,以减少漏磁和降低开关在关断大电流时的暂态电压应力,解决高压大功率电力电子器件的选型问题;
3)需要尽可能减小高频下的变压器功率损失,以实现电路的最大电压输出能力。以下将围绕上述技术难点研究 变压器电磁设计方案 。