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半桥LLC谐振变换器中平面变压器的多物理场特性研究
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半桥LLC谐振变换器中平面变压器的多物理场特性研究

2021-05-06 09:37:28 来源:电子变压器与电感网

随着隔离型变换器的发展,其对于输出功率和功率密度的要求不断提高,然而传统变压器由于其漏感和损耗等原因在高频时很难保证变换器的高效率。而平面变压器是解决这一困境的有效途径。本文针对半桥LLC谐振变换器,应用了平面变压器以减小变压器绕组阻抗和漏感,降低变压器损耗与温升。

随着电子信息产业的高速发展,信息中心及服务器集群对分布式电源的要求越来越高。其中对于功率变换系统,高效率、高功率密度是隔离型DC/DC变换器的发展趋势。LLC谐振变换器为谐振式软开关电路,在全负载变化的范围内,可实现所有开关管的软开关,且输出没有滤波电感,减少了磁性元件的数量,方便了变换器的集成,变换器功率密度由此可得到提高。因此在功率密度和效率要求高的场合得到广泛应用[1]

传统的LLC变换器采用绕线式变压器和分立式电感,这导致变换器的体积较大。为了减小磁性器件的体积,提高变换器的功率密度,如今在实际电路设计中,LLC谐振变换器通常与平面变压器相连工作,此时变压器漏感作为线路拓扑中的谐振电感起到并联谐振作用,其拓扑如图1所示。

平面变压器作为电磁耦合器件,在系统中起到能量传输的作用,现有的研究主要集中于电磁特性与热流场特性[2]。电磁特性中以频率、漏感、损耗以及功率密度为主[3-5];热流场特性中以损耗带来的整体温升与局部过热点为主[6-8]。本文将结合电磁场与热流场,通过数据耦合的方式,统一进行仿真计算。

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