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应用于LLC谐振变换器的矩阵式变压器绕组损耗分析

2019-10-09 10:00:35 来源:电子变压器与电感网

本文介绍了LLC谐振变换器中两种矩阵变压器模型的集成原理。通过对变压器绕组原副边的电流进行傅里叶分解,分析其在不同次谐波下电流的路径。最后利用Dowll一维模型对绕组损耗进行理论计算,并与软件仿真Maxwell在涡流场场的仿真结果进行对比。

      近年来,服务器电源等大功率电源整朝着高频、高效、高功率密度的方向发展,由于 LLC 谐振变换器fm<f<fr 的工作频率下具有原边侧开关管 ZVS、副边整流侧 ZCS 等优点,能大幅度减少开关损耗,因此适用在很多大功率电源场合[1-2]。LLC 谐振变换器的损耗主要为开关损耗以及变压器损耗,而变压器损耗主要包含绕组损耗和磁芯损耗。在高频场合下,LLC 变压器的绕组损耗与常规的直流损耗计算不同。直流电阻只与导线的材质、长度以及横截面积有关;而交流电阻与绕组的布置、线宽、频率等因素有关。PCB 式的平面变压器由于具有短、小、轻、薄等优点,已经广泛应用在高频 LLC 谐振变换器中[3]。由于平面变压器的绕组布置比较接近一维 Dowll 模型,利用该模型对变压器的绕组损耗进行理论计算[4-5],这种模型的计算结果具有较小的误差。由于 LLC 谐振变换器的副边一般是大电流输出场合,运用矩阵变压器可以降低副边同步整流管的电流应力,通过变压器原边串联副边并联的方式实现流过每个变压器子模块副边均流[6-7]
      本文通过将 LLC 变压器原副边的电流进行傅里叶分解,分析其在不同次谐波下的电流路径,然后对不同次谐波下的损耗分别进行计算,并将各次谐波下的损耗计算结果叠加,最后对两种矩阵式变压器方案的绕组损耗进行计算,并与软件仿真进行对比。

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