引言
随着电力电子技术的发展，移相全桥软开关控制技术逐渐应用于电力操作电源中，因为它不但可以减少电源的开关损耗、电磁干扰，还能改善电路的输出特性，提高电路的效率、稳定性和可靠性。在移相全桥软开关电力操作电源研究中，涉及了很多方面，如主电路的参数选择与设计、控制电路的设计、防电磁干扰的设计以及参数的影响等，本文在此只分析电力操作电源主电路参数设计。
图1 操作电源模块原理框图
电力操作电源工作原理
本电源模块的原理框图如图1所示，三相交流输入电源经输入三相整流、滤波变换成直流，全桥变换电路再将直流电变换成高频交流电，然后经高频变压器变压隔离、经整流器整流、滤波器滤波转换成稳定的直流输出。电源主电路采用移相zvs全桥软开关变换电路，每一个桥臂采用两个功率管并联。
该变换器在一个变换周期内共有12种工作状态，4个开关管轮流导通，实现零电压开通和零电压关断，从而降低了功耗。同时为了抑制直流分量，采用了隔离电容；为了减小占空比，采用了饱和电感，使电源工作更加可靠。
电源主电路参数的设计
主电路设计主要指标
1. 输入三相交流电压：
，
2. 输出直流额定电压：220v，在180v~320v范围内连续可调
3. 输出电流：10a
4. 输出最大功率：3200w
5. 输出纹波系数：≤0.2%
6. 工作频率：34khz
7. 综合效率：≥90%
输入滤波电容的选择
大功率开关电源采用三相380v交流电输入，经全桥整流后得到脉动的直流电压，输入滤波电容cin用来平滑这一直流电压，使其脉动减小。
相电压有效值:
=304v－437v
为了保证整流滤波后的直流电压最小值vin(min)符合要求，每个周期中cin所提供的能量约为：
经整理后，可得输入滤波电容为：
。
谐振电感的设计
设计谐振电感时，为了实现滞后桥臂的零电压开关，必须满足下式：
其中，lr是谐振电感，i是滞后开关管关断时原边电流的大小，cmos是开关管漏-源极电容，vin是整流滤波后的直流电压。
在实际设计中，考虑到滞后管在1/3满载以上时实现零电压开关，vin应取最大值，同时，负载电流为1a时，滤波电感的电流ilf临界连续，也就是说，其脉动量δilf为2a。在1/3负载时，
(a)，开关管ixfx2780q的漏-源电容cmos=750pf，vin(max)=618v，lr=39μh。
本谐振电感磁芯选用西门子公司的g42型号罐型磁芯，取气隙δ=2mm，那么根据公式：
式中：μ0是导磁率，大小为4π×10-7h/cm；ae为磁芯的导磁截面积，大小为388mm2。将μ0、ae和δ代入式上式，可得：绕组匝数n=4。实际中，用6根线径0.62mm的导线绞结绕制而成。
高频变压器设计
1. 主变压器原副边变比
设计高频变压器时，原副边变比应尽可能大一些，同时，变压器的变比应按最低输入电压vin选择。这里假设副边的最大占空比为0.85，则可计算出副边电压vs(min)的大小：
其中，vo(max)是最高输出电压；vd是输出整流二极管的通态压降；vlf是输出滤波电感上的直流压降。
故变压器原副边变比为：
2. 磁芯的材料选择
变换器中，高频变压器传递的是频率为34khz以上的前沿陡峭的高频方波电压。因此，变压器磁芯采用的是西门子公司生产的n27系列铁氧体材料。由于本电源输出功率为2.2kw，根据磁芯规格和功率关系，可采用pm74型号的磁芯。根据b~h温度特性曲线，在本设计中选用的最大工作磁通密度bm为：
3. 原边和副边匝数
选定n27系列的pm74型号磁芯后，则副边就可以由下式确定：
式中ae为磁芯的有效导磁截面积。
查手册可知，ae=790mm2，vs(min)=vin(min)/k=396v，所以可得出ns=20，采用ns=21，根据变比k=1，同时根据应使变压器变比最大的原则，取原边匝数nf=23。
4. 确定变压器绕组导线线径和股数
确定绕组的导线线径时，应使用电流有效值：
同时，也要考虑导线的集肤效应，在34khz频率下，穿透深度δ=0.35mm，因此，绕组应选用线径小于0.70mm的铜导线。若电流密度取4a/mm2，则导线截面积为：
查表，可选用6根线径为0.62mm、截面积为0.3019mm2的导线绞结绕制。同时，因变压器原边和副边都是一组绕组，变比为1，即原边也用6根线径为0.62mm的导线绞结绕制而成。
5. 校核窗口面积
因为nf=23，ns=21，a1=6×0.62=3.7mm2=a2，可以估算窗口面积s0≥790mm
