全桥LLC谐振变换器中变压器的设计
2019-06-04 14:52:10
来源：电子变压器与电感网
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LLC谐振变换器在全负载范围内易实现一次侧开关管的零电压开通（zero voltage switching, ZVS）和二次侧整流管的零电流关断（zero current switching, ZCS），因而具备高频化和高效率的优势，这使得LLC谐振变换器广泛应用于航天，电子，通信，电动汽车充电桩等领域[1-3]。
在实际应用中，变换器的核心器件高频变压器的设计尤为重要。为了减少变换器体积，需要提高开关频率，但其瓶颈就在于如何设计相应变压器。传统方法主要依靠经验，设计相对保守，且当前的产品对于减小体积、降低成本的需求愈加突出[4-6]，因而需要更加严格的设计。此外，与普通变压器不同，LLC变换器中的变压器同时实现了一个变压器和一个电感的功能，这就需要设置合适的气隙以满足要求，之前也有关于气隙对磁芯影响的研究[7]，但是并没有提出准确计算气隙的方法。
针对以上问题，本文以全桥LLC谐振变换器中变压器为研究对象，提出了一套以AP法为基础的变压器设计方法，包括磁芯选取，线圈设计、气隙计算、高频损耗计算，解决了传统变压器设计可能造成的问题，例如磁芯选取过大，气隙选取不合理，提高了变换器效率和功率密度。最后应用该设计方法制作了一款变压器，用于48V输入，1kW/400V输出的全桥LLC谐振变换器，经实验验证了设计方法的合理性和有效性。
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在实际应用中，变换器的核心器件高频变压器的设计尤为重要。为了减少变换器体积，需要提高开关频率，但其瓶颈就在于如何设计相应变压器。传统方法主要依靠经验，设计相对保守，且当前的产品对于减小体积、降低成本的需求愈加突出[4-6]，因而需要更加严格的设计。此外，与普通变压器不同，LLC变换器中的变压器同时实现了一个变压器和一个电感的功能，这就需要设置合适的气隙以满足要求，之前也有关于气隙对磁芯影响的研究[7]，但是并没有提出准确计算气隙的方法。
针对以上问题，本文以全桥LLC谐振变换器中变压器为研究对象，提出了一套以AP法为基础的变压器设计方法，包括磁芯选取，线圈设计、气隙计算、高频损耗计算，解决了传统变压器设计可能造成的问题，例如磁芯选取过大，气隙选取不合理，提高了变换器效率和功率密度。最后应用该设计方法制作了一款变压器，用于48V输入，1kW/400V输出的全桥LLC谐振变换器，经实验验证了设计方法的合理性和有效性。
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