LLC谐振变换器是一种DC/DC变换器,在电池充电器和电源等应用中具有吸引力,因为它可以在各种工作条件下实现零电压开关(ZVS),从而实现较低的开关损耗、高效率和高功率密度。 LLC谐振变换器的工作原理是利用谐振电路的特性,在开关管切换时产生谐振,使开关管在零电压条件下进行开关动作,从而减小开关损耗。LLC谐振变换器由开关网络(半桥或全桥)、谐振电容、谐振电感、变压器励磁电感、变压器和整流器组成。其中,谐振电容和谐振电感构成谐振回路,与开关网络一起产生谐振。
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为了扩充容量,LLC谐振变换器采用三相交错并联拓扑,从而有三个变压器,不但影响变换器的体积和效率,而且由于三个变压器的参数不对称,引起不均流问题;传统三相磁集成变压器采用磁轭非闭合EE型结构,其三相参数也不对称。
对两相并联LLC谐振变换器中磁集成变压器进行分析和设计,分析传统“EE”型磁集成变压器所存在的问题,提出新型“E+E”型磁集成变压器结构,建立电路和磁路模型,完成变压器参数设计,对新型“E+E”型和传统“EE”型磁集成变压器进行电磁场仿真对比,制作变压器实验样机。
面向未来大数据中心第三代和绿色化供电系统提出了高变比LLC谐振变换器,为了解决高变比LLC谐振变换器的变压器绕组匝数过多、绕组结构复杂这一技术瓶颈背后的核心科学问题,本文提出一种“十”字型低匝比平面变压器。
为了实现高电压变比,LLC谐振变换器中采用的变压器绕组匝数过多,使其在采用平面变压器及PCB绕组方案时, PCB绕组匝数和层数过多,结构复杂,制造成本成倍提高,且效率降低。
为了扩充容量,LLC谐振变换器多采用两相或多相交错并联结构。然而,由于交错并联LLC谐振变换器中各并联相的谐振元件参数(主要包括谐振电感和谐振电容)不可避免地存在偏差,使得各相LLC谐振变换器之间的电压增益不相等,导致各相电流不均衡。
在大功率应用场合中,常将多相LLC谐振变换器并联运行,由于LLC谐振变换器的增益对元器件参数非常敏感,因此并联运行时,各相间由于器件参数不一致引起的均流问题较为突出。
本文介绍了矩阵式变压器的工作及集成原理,设计了LLC谐振变换器的变压器并进行了损耗分析,通过绕组原副边电流进行傅里叶分解,利用一维Dowell模型对两种不同矩阵式变压器结构的损耗进行理论计算,并对两种结构变压器的端头接线损耗进行了分析。
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。
电流型电荷泵LLC谐振变换器(CSCP-LLC)成本低、效率高,广泛应用于小功率LED电源。LLC谐振变换器的变压器、电感器磁集成可以有效降低CSCP-LLC体积,提高效率。随着带铁壳的LED电源低截面发展,集成磁件的漏磁通对其应用带来较大挑战。
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。