正弦波逆變器的變壓器設計

充電器工作時的品質因數Q

在開始設計充電器之前，定義品質因數Q。這是一個重要的參數，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流（非常類似于機械系統中的飛輪）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流，導致原邊繞組P和P2的電阻產生很高的損耗。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，使相串聯的P1和P2以及選定的C2在50kHz時發生諧振。

提示：通常鐵氧體磁心的尺寸并非很小，經常發現以計算出的較小原邊匝數（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。）

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%