正弦波逆变器的变压器设计

充电器工作时的品质因数Q

在开始设计充电器之前，定义品质因数Q。这是一个重要的参数，因为它决定了原边电流的幅值、磁心尺寸和导线尺寸。

Q定义了无功电流和有功（电阻性）电流的比率，而无功电流对输出功率没有贡献Q的另一个意义是与每个周期内谐振电路中的循环能量与负载消耗的能量之比成正比。

Q值高的电路在带负载时因大的环流（非常类似于机械系统中的飞轮）而能够输出非常干净的正弦波。输出干净正弦波的代价是谐振电路中相当大的环流，导致原边绕组P和P2的电阻产生很高的损耗。相反，Q值低的电路输出的正弦波存在较大畸变，但损耗更小。对于这种自激振荡逆变器，Q的折中值在2到5之间。

由于电容C2两端的交流电压保持不变，C2的取值和频率决定着无功电流和Q值（C2越大，则Q越大。）更完整的分析请参见第四部分第2章。

本例中C2为1000pF，频率为50kHz，储能电路电压的RMS值为477V。可用下式计算无功电流：

电压RMS值为477V时的电流为

折算至原边的等效输入电流为

lload=功率／谐振电压=20／477=42mA

工作时的Q值为

Q=lc／lload=150／42=3.6

T1具有两个作用，首先它是一个变压器，将RMS值为477V的原边电压降至副边所需的RMS值为20V的电压。原边绕组P1和P2以及等效磁心的磁导率共同构成并联谐振电路的谐振电感，C2为谐振电容。选择合适的取值使自然谐振频率为50kHz。

为了获得所需的Q值，推荐的设计方案是先确定C2（参见上述分析），再调节磁心气隙，得到为了获得正确电感值所需的磁心等效磁导率，使相串联的P1和P2以及选定的C2在50kHz时发生谐振。

提示：通常铁氧体磁心的尺寸并非很小，经常发现以计算出的较小原边匝数（由频率和原边电压决定）绕制时，原边电感将过大。所以，通常用磁心气隙减小等效磁心磁导率和电感。这是一种很方便的方法，因为仅通过调节磁心气隙就能够电感以获得较佳性能。（如果电感过小，则应增加原边匝数。）

原边电压

由第四部分第2章可知，谐振电路两端的电压（P1和P2两端的原边电压）可根据需要进行确定，可以假设峰值电压接近πVin

本例中

注意：Q1和Q2的导通交叠将使电压的RMS值增加约10%