大数据中心的建设离不开供配电系统—电源设备的建设，为大数据中心提供 高效率、低排放、绿色化电能的电源设备，是大数据中心建设的重要组成部分。LLC谐振变换器能够在宽输入电压范围和宽负载变化范围内实现变压器原边开关管的零电压开通（ZVS）及副边整流管的零电流关断（ZCS），具有低损耗、高效率和高功率密度等优点，当前的数据中心第二代供电系统，其DC/DC变换部分的电压调节器（VR）普遍使用LLC谐振变换器，其电压变比高达48V:1V，未来将使用的数据中心第三代供电系统和绿色能源互联网供电系统，其 DC/DC变换部分，也将不可避免地使用LLC谐振变换器，其电压变比高达400V:12V或380V:12V。可见，无论是当前普遍使用的数据中心第二代供电系统还是未来使用的第三代和绿色能源互联网供电系统，其LLC谐振变换器都属于高电压变比结构。

为了实现LLC谐振变换器的高电压变比，人们早先通过增加功率级解决，例如采用两级式拓扑结构，第一级通常采用Buck/Boost拓扑结构，第二级采用LLC拓扑结构，但两级构复杂，而且效率是两级拓扑的乘积，总效率低，所以近年来人们大多采用单级式拓扑结构^[1,2]。文献[3]提出一种单级48V:1V的Sigma拓扑结构。虽然实现了单级变换，但是需要一个LLC变换器和 Buck变换器进行输入串联输出并联，不但电路结构复杂，而且变换器的高低压侧不隔离，降低了电气安全度，变压器绕组的匝比高达40:1。文献[4]采用利兹线设计了带气隙的高频变压器，用于360-400V/12V-200W的 LLC谐振变换器，最高效率95%，变压器匝比为34:2:2，采用传统的绕线式变压器，由于变压器原边绕组匝数较多，很难采用平面变压器结构。文献[5]采用两个矩阵变压器设计一种了390V/12V-1kW的半桥LLC变换器，功率级的功率密度830W/in³=50.6/cm³，最高效率95.4%，每个矩阵变压器的原、副边绕组匝数为8:1:1:1:1，两个变压器的绕组总匝数为（8+1+1+1+1） ×2=24匝，绕组匝数较多，平面变压器绕组采用4层PCB结构，制造成本也比较高。文献[6]设计了一种三开关LLC变换器，用于115~230VAC(160~326VDC) /19V-60W 的高效率通用适配器，变压器匝比为44:4，采用传统的绕线式变压器。一方面电压变比和功率不够，另一方面变压器绕组匝数也太多。文献[7]采用空心平面变压器设计156V/12V-24W的0.5-3MHz 高频LLC变换器，变压器匝比为16:2，虽然变压器绕组匝数较少，但电压变比与48:1、400:12或380:12的要求差距较大，此外，功率也较小，效率也较低，最高效率只有87%。文献[8]设计了250~430V/14V-3.6kW 的三相LLC谐振变换器，变压器匝比为 44:1，变压器匝数也过多。文献[9]采用四分之一匝副边绕组变压器设计了380V/12V-1000W的LLC谐振变换器，功率密37.6W/cm³，最高效率97%，平面变压器匝比为4:0.25，LLC谐振变换器的原边采用半桥结构，副边采用4个中心抽头整流器并联的拓扑结构，实现了LLC谐振变换器薄型化和低匝数变压器的要求，但变压器副边四个整流器的输出端在变压器铁芯的四个方向，显著增加了变压器副边侧低压大电流引出线的长度，而且没有实现变压器和谐振电感的磁集成。虽然随着氮化镓和碳化硅等宽带隙电力电子器件的发展，LLC谐振变换器的开关频率可以提高到MHz，大幅度降低了LLC谐振变换器中变压器的铁芯体积、高度和绕组匝数，但是，由于受到大数据中心第二代、第三代及绿色能源互联网供电系统中LLC谐振变换器高电压变比的制约，即使将LLC谐振变换器中变压器的副边绕组匝数降低到只有1匝，其原边变压器绕组匝数仍然高达48/1=48 匝、400/12=33.3 匝或 380/12=32匝。

针对现有变压器绕组技术现状，本文提出一种“十”字型低匝比平面变压器，用于高变比LLC谐振变换器，其变压器存在绕组匝数过多、绕组结构复杂的核心问题。通过磁集成技术，将传统的四个变压器集成为一个平面变压器，将原来四个变压器的四个原边绕组集成为一个原边绕组，绕在一个大磁柱上，四个副边绕组分别绕在四个小磁柱上，以解决变压器绕组匝数过多、绕组结构复杂的问题，同时减小了变压器的体积。首先分析了高边比LLC谐振变换器的工作原理及增益特性，接着给出了“十”字型低匝比平面变压器方案，进行参数设计，研制了实验样机，进行了磁场仿真和实验验证磁集成变压器方案的有效性。

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