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設計諧振變換器中的變壓器 design for an LLC resonant converter(transformer )

近段時間LLC諧振變換器備受關注,因為它優于常規的串聯諧振變換器和并聯諧振變換器:在負載和輸入變化較大時,頻率變化很小,且全負載範圍內切換可實現零電壓轉換(ZVS), 下面我們就來討論這種線路結構種的變壓器設計.
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2008-02-16 16:25
當然在設計變壓器之前還有些其它線路的設計,大概總結如下:
a) 定義系統參數, 比如說 目標效率. 輸入電壓範圍等
b) 確定諧振網絡的最大和最小電壓增益
Mmin=Vro/Vinmax/2=Lm+n^2Llks/Lm=Lm+Llkp/Lm
Mmax= Vinmax/Vinmin*Mmin
c) 確定變壓器圈數比(n=Np/Ns)
n=Vinmax/{2(Vo+2Vf)}*Mmin.
d) 計算等效負載電阻(Rac)
Rac={8n^2/(3.14)^2}*(Vo^2/Po)*Eff
待續..
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2008-02-16 16:25
@transformer1
當然在設計變壓器之前還有些其它線路的設計,大概總結如下:a)定義系統參數,比如說目標效率.輸入電壓範圍等b)確定諧振網絡的最大和最小電壓增益Mmin=Vro/Vinmax/2=Lm+n^2Llks/Lm=Lm+Llkp/LmMmax=Vinmax/Vinmin*Mminc)確定變壓器圈數比(n=Np/Ns)n=Vinmax/{2(Vo+2Vf)}*Mmin.d)計算等效負載電阻(Rac)Rac={8n^2/(3.14)^2}*(Vo^2/Po)*Eff待續..
e) 設計諧振網絡(一般在峰值增益上要有10-15%余量)
Cr=1/2*3.14*Q*F0*Rac
Lr=1/ (2*3.14*F0)^2*Cr
Lp= (k+1)^2/(2k+1)*Lr
注:K值為: Lm/Llkp (激磁電感和初級漏磁電感之間的比)
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2008-02-16 16:26
@transformer1
e)設計諧振網絡(一般在峰值增益上要有10-15%余量)Cr=1/2*3.14*Q*F0*RacLr=1/(2*3.14*F0)^2*CrLp=(k+1)^2/(2k+1)*Lr注:K值為:Lm/Llkp(激磁電感和初級漏磁電感之間的比)
下面進入主題-----設計變壓器:
   在設計變壓器是應以最壞的情況來考慮,那麼此案子是在最低的開關頻率發生在最低的輸入電壓和滿負載的情況下.
下面我們來計算原邊(Np)最小圈數值..
Npmin= n(V0+2Vf)/(2*Fsmin* *Ae)-------△B:可以取0.25--0.3T.
然后,選擇次級圈數,保證初級圈數大于Npmin.
Np=n*Ns>Npmin
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2008-02-16 16:26
@transformer1
下面進入主題-----設計變壓器:  在設計變壓器是應以最壞的情況來考慮,那麼此案子是在最低的開關頻率發生在最低的輸入電壓和滿負載的情況下.下面我們來計算原邊(Np)最小圈數值..Npmin=n(V0+2Vf)/(2*Fsmin**Ae)-------△B:可以取0.25--0.3T.然后,選擇次級圈數,保證初級圈數大于Npmin.Np=n*Ns>Npmin
下面我們以一個實例來討論LLC諧振變換器中的變壓器具體設計:
首先根據Ap法算出大概需要的core size ,本例變壓器選EER3541(Ae=107mm^2).
接下來再討論最小的開關頻率,在設計LLC諧振變壓器時可以根據增益曲線可以從圖表上查出,,,然後再按上述的公式來算初,次級的圈數....
接下來就是和我們普通的變壓器設計流程一樣....
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2008-02-16 16:26
@transformer1
下面我們以一個實例來討論LLC諧振變換器中的變壓器具體設計:首先根據Ap法算出大概需要的coresize,本例變壓器選EER3541(Ae=107mm^2).接下來再討論最小的開關頻率,在設計LLC諧振變壓器時可以根據增益曲線可以從圖表上查出,,,然後再按上述的公式來算初,次級的圈數....接下來就是和我們普通的變壓器設計流程一樣....
下一步是來討論變壓器的構造...
  因為LLC 諧振變換器是充分利用變壓器的Lp,Lr..故在結構設計中應該留心...
剛有談到LLC諧振變換器是充分利用變壓器的Lp,Lr,則1在設計時需要一個相對較大的Lr值.我們一般可以採用一種可組合線軸.以獲得理想的Lr值...
這種結構,線圈數和繞線結構是決定Lr大小的主要因素,而變壓器的磁心氣隙長度不會影響Lr太多...但,我們可以通過調整氣隙長度來輕鬆控制Lp..
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2008-02-16 16:26
@transformer1
下一步是來討論變壓器的構造...  因為LLC諧振變換器是充分利用變壓器的Lp,Lr..故在結構設計中應該留心...剛有談到LLC諧振變換器是充分利用變壓器的Lp,Lr,則1在設計時需要一個相對較大的Lr值.我們一般可以採用一種可組合線軸.以獲得理想的Lr值...這種結構,線圈數和繞線結構是決定Lr大小的主要因素,而變壓器的磁心氣隙長度不會影響Lr太多...但,我們可以通過調整氣隙長度來輕鬆控制Lp..
最后我們來選擇諧振電容....
大家都知道,在選擇諧振電容時必須考慮額定電流,因為會有相當數量的電流流經電容...
通過諧振電容器的均方根可表示為:
Icr(rms)=√ {(3.14*Io/2√2n)^2 }+ {n(Vo+2*Vf)/4√2FoLm}^2
然后確定正常工作中諧振電容的最大電壓為:
VcrMAX=Vinmax/2+{√2*Icr(rms)/(2*3.14*Fo*Cr)}
通過上面的一些步驟及一些公式我們就可以初步簡單的把LLC電路的設計全過程給展示出來了.....
        以上,資料部分是本人給出的,但主要的是來源于-------fairchhild 技術白皮書...
歡迎大家一起來討論!!!
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zhike
LV.1
8
2008-02-16 21:42
可惜没图,要有就好了
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2008-02-17 14:01
@zhike
可惜没图,要有就好了
你可以發 mail 給我, 我會給您的..如又有計算又有圖的話, 恐怕會傷害到某部分利益!!
不好意思,請原諒!
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2008-03-05 09:56
@transformer1
你可以發mail給我,我會給您的..如又有計算又有圖的話,恐怕會傷害到某部分利益!!不好意思,請原諒!
好帖!请问哪里可以买到可組合線軸?能否提供一下供应商啊,谢谢!
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transformer1
LV.10
11
2008-08-06 20:03
@zhuofengsong
好帖!请问哪里可以买到可組合線軸?能否提供一下供应商啊,谢谢!
頂起,不能沉了咯.
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2008-08-06 22:38
不是要潑樓主冷水,自己繞啦一圈還是回歸傳統設計,你提的那些計算式只會嚇倒入門者,告訴各位一個妙方拿一個日光燈IC調一調頻率就可以知道你使用的變壓器跟電容器諧振頻率是多少啦.一個VR就可以解除你的煩惱,LLC最終的設計應該是副邊1T+1T源邊就看著辦啦,頻率越高圈數越少,效率越高啦,很多論文測試報告都說200KHz附近效率最好(現貨市場零件)我的測試也差不多可以參考,效率牽扯多方面問題不是針對一點改善就可以啦,提供各位參考哦....
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release
LV.6
13
2008-08-07 10:56
@transformer1
頂起,不能沉了咯.
作为一个LLC的初学者,来顶一下!
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jkt2005
LV.2
14
2008-08-07 11:20
@transformer1
頂起,不能沉了咯.
顶起来,学习学习
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2008-08-16 10:12
@peterchen0721
不是要潑樓主冷水,自己繞啦一圈還是回歸傳統設計,你提的那些計算式只會嚇倒入門者,告訴各位一個妙方拿一個日光燈IC調一調頻率就可以知道你使用的變壓器跟電容器諧振頻率是多少啦.一個VR就可以解除你的煩惱,LLC最終的設計應該是副邊1T+1T源邊就看著辦啦,頻率越高圈數越少,效率越高啦,很多論文測試報告都說200KHz附近效率最好(現貨市場零件)我的測試也差不多可以參考,效率牽扯多方面問題不是針對一點改善就可以啦,提供各位參考哦....
頂一下
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xuhob
LV.6
16
2008-08-16 11:11
@zhuofengsong
好帖!请问哪里可以买到可組合線軸?能否提供一下供应商啊,谢谢!
**此帖已被管理员删除**
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2008-08-19 09:13
@xuhob
**此帖已被管理员删除**
你好,请问双槽的变压器(骨架)有EER3542的吗?0574-68187358
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hank3358
LV.1
18
2020-01-02 18:12
@transformer1
你可以發mail給我,我會給您的..如又有計算又有圖的話,恐怕會傷害到某部分利益!!不好意思,請原諒!

你好, 我也想得到圖文計算, 謝謝您!

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