全桥开关电源中变压器的仿真

全桥是一种由四个三极管或着MOS管组成的振荡，与全桥电路相比，半桥在进行电路的振荡转换时会很容易产生干扰，容易使波形变坏。全桥虽然成本低，容易形成，但是相对的电路设计就较为复杂。在电子电力设计当中，全桥经常作为开关电源的搭配出现，这两种高效率低成本设计的结合，极大的推动了目前电源设计领域的进步。本篇文章将为大家介绍一种12V1000W的全桥开关电源中变压器仿真设计。

以12V1000W全桥为例，介绍一下主要设计参数：

输入电压为前级PFC输出的直流母线，最低波谷电压为350VDC;

输出电压12VDC，输出功率1000W;

PWM频率 F=100KHz，即PWM周期10us;

最大占空4.5us，即最小死区500ns;

图1

仿真电路如图1所示。其中变压器先采用3绕组线性模型，初步设置的参数如图2所示：

图2

第一步：调整变压器及电路初步参数，将变压器耦合系数 k12=k13=k23=1(紧耦合，无漏感)。仿真调整副边电感 l2、l3，使输出为12V，得到 l2、l3=1.6uH。

观察变压器原边电流：

图4

在图4中，电流表现出富裕且连续的特性，这就说明可以对原边电感进行减少。观察输出储能电感L1电流波形。纹波很小，说明L1还可以减小。保持输出12V，调整变压器电感，直到原边电感接近临界模式，调整L1电感，直到电流纹波系数大致为30%。

最后得到变压器l1=400uH、 l2、l3=640nH，L1=180nH。

校验一下各部电压应力，并没有出现超压的情况，最后校验一下死区。

图5

如果远无直通可能，电流也是连续的，那么就意味着正常，可以开始下一阶段的设计。

第二步：调整吸收参数

将变压器耦合系数设定为 k=0.995，对应1%典型漏感。调整副边吸收RC，直到满足二极管反压要求。得到C=15nF、R=2.2Ω为最佳，二极管反压<32.3V，吸收功率3.54W。

图6

改变变压器耦合系数：

图7

这就意味着，只要漏感<2%，二极管反压即可<35V。接下来检测原边开关管电压没有尖峰。采集变压器副边电流、原边电流、电感L1电流波形参数：

图8

即：副边峰值电流 Ism=97A，平均电流 Isa=41.8A;原边峰值电流 Ipm=5.84A，有效电流 Ipr=3.56A;储能电感峰值电流 I1m=97A，平均电流 I1a=83.6A。