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(guān)注,因為它優(yōu)于常規(guī)的串聯(lián)諧振變換器和并聯(lián)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(nèi)切換可實現(xiàn)零電壓轉(zhuǎn)換(ZVS), 下面我們就來討論這種線路結(jié)構(gòu)種的變壓器設計.
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當然在設計變壓器之前還有些其它線路的設計,大概總結(jié)如下:
a) 定義系統(tǒng)參數(shù), 比如說 目標效率. 輸入電壓範圍等
b) 確定諧振網(wǎng)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(shù)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(xù)..
a) 定義系統(tǒng)參數(shù), 比如說 目標效率. 輸入電壓範圍等
b) 確定諧振網(wǎng)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(shù)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(xù)..
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@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(jié)如下:a)定義系統(tǒng)參數(shù),比如說目標效率.輸入電壓範圍等b)確定諧振網(wǎng)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(shù)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(xù)..
e) 設計諧振網(wǎng)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)
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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@transformer1
e)設計諧振網(wǎng)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(guān)頻率發(fā)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(shù)值..
Npmin= n(V0+2Vf)/(2*Fsmin* *Ae)-------△B:可以取0.25--0.3T.
然后,選擇次級圈數(shù),保證初級圈數(shù)大于Npmin.
Np=n*Ns>Npmin
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(guān)頻率發(fā)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(shù)值..
Npmin= n(V0+2Vf)/(2*Fsmin* *Ae)-------△B:可以取0.25--0.3T.
然后,選擇次級圈數(shù),保證初級圈數(shù)大于Npmin.
Np=n*Ns>Npmin
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@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(guān)頻率發(fā)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(shù)值..Npmin=n(V0+2Vf)/(2*Fsmin**Ae)-------△B:可以取0.25--0.3T.然后,選擇次級圈數(shù),保證初級圈數(shù)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(jù)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(guān)頻率,在設計LLC諧振變壓器時可以根據(jù)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(shù)....
接下來就是和我們普通的變壓器設計流程一樣....
首先根據(jù)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(guān)頻率,在設計LLC諧振變壓器時可以根據(jù)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(shù)....
接下來就是和我們普通的變壓器設計流程一樣....
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@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(jù)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(guān)頻率,在設計LLC諧振變壓器時可以根據(jù)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(shù)....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(gòu)造...
因為LLC 諧振變換器是充分利用變壓器的Lp,Lr..故在結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu),線圈數(shù)和繞線結(jié)構(gòu)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(diào)整氣隙長度來輕鬆控制Lp..
因為LLC 諧振變換器是充分利用變壓器的Lp,Lr..故在結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu),線圈數(shù)和繞線結(jié)構(gòu)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(diào)整氣隙長度來輕鬆控制Lp..
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@transformer1
下一步是來討論變壓器的構(gòu)造... 因為LLC諧振變換器是充分利用變壓器的Lp,Lr..故在結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu),線圈數(shù)和繞線結(jié)構(gòu)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(diào)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(shù)量的電流流經(jīng)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(shù)白皮書...
歡迎大家一起來討論!!!
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(shù)量的電流流經(jīng)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(shù)白皮書...
歡迎大家一起來討論!!!
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@transformer1
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(shù)量的電流流經(jīng)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(shù)白皮書...歡迎大家一起來討論!!!
不錯,哪天有空的時候要仔細計算一下,最好結(jié)合電路圖分析一下.
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@
不錯,哪天有空的時候要仔細計算一下,最好結(jié)合電路圖分析一下.
不好意思啊...線路圖沒有附上來...
不過,您可以發(fā)揮您的想像認真的想一下,應該可以吧...
現(xiàn)在在很多半橋和全橋電路結(jié)構(gòu)中, 諧振網(wǎng)絡是用的很普遍,一般用的有:串聯(lián)諧振變換器(SRC), 它是由一個整流負載與一個LC諧振網(wǎng)絡串聯(lián)而得的一種線路結(jié)構(gòu).這種電路結(jié)構(gòu)在小負載條件不適用.
還有一種就是并聯(lián)諧振變換器,它是由整流負載網(wǎng)絡與諧振電容是并聯(lián)的..由於負載和諧振網(wǎng)絡是并聯(lián)的,因此不可避免地存在大量的循環(huán)電流.故它在大功率場合下不適用.
為了解決傳統(tǒng)諧振變換器的局限性,提出了LLC諧振變換器...它和常規(guī)的相比有很多優(yōu)點:
1) 它可以在輸入和負載大範圍變化的情況下調(diào)節(jié)輸出,同時開關(guān)頻率變化相對較小.
2) 它可以在整個運行範圍內(nèi),實現(xiàn)零電壓轉(zhuǎn)換(ZVS).
3) 所有的寄生元件,包括所有半導體器件的1結(jié)電容和變壓器的漏電感和激磁電感,都是用來實現(xiàn)ZVS的....
不過,您可以發(fā)揮您的想像認真的想一下,應該可以吧...
現(xiàn)在在很多半橋和全橋電路結(jié)構(gòu)中, 諧振網(wǎng)絡是用的很普遍,一般用的有:串聯(lián)諧振變換器(SRC), 它是由一個整流負載與一個LC諧振網(wǎng)絡串聯(lián)而得的一種線路結(jié)構(gòu).這種電路結(jié)構(gòu)在小負載條件不適用.
還有一種就是并聯(lián)諧振變換器,它是由整流負載網(wǎng)絡與諧振電容是并聯(lián)的..由於負載和諧振網(wǎng)絡是并聯(lián)的,因此不可避免地存在大量的循環(huán)電流.故它在大功率場合下不適用.
為了解決傳統(tǒng)諧振變換器的局限性,提出了LLC諧振變換器...它和常規(guī)的相比有很多優(yōu)點:
1) 它可以在輸入和負載大範圍變化的情況下調(diào)節(jié)輸出,同時開關(guān)頻率變化相對較小.
2) 它可以在整個運行範圍內(nèi),實現(xiàn)零電壓轉(zhuǎn)換(ZVS).
3) 所有的寄生元件,包括所有半導體器件的1結(jié)電容和變壓器的漏電感和激磁電感,都是用來實現(xiàn)ZVS的....
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@transformer1
不好意思啊...線路圖沒有附上來... 不過,您可以發(fā)揮您的想像認真的想一下,應該可以吧...現(xiàn)在在很多半橋和全橋電路結(jié)構(gòu)中,諧振網(wǎng)絡是用的很普遍,一般用的有:串聯(lián)諧振變換器(SRC),它是由一個整流負載與一個LC諧振網(wǎng)絡串聯(lián)而得的一種線路結(jié)構(gòu).這種電路結(jié)構(gòu)在小負載條件不適用. 還有一種就是并聯(lián)諧振變換器,它是由整流負載網(wǎng)絡與諧振電容是并聯(lián)的..由於負載和諧振網(wǎng)絡是并聯(lián)的,因此不可避免地存在大量的循環(huán)電流.故它在大功率場合下不適用.為了解決傳統(tǒng)諧振變換器的局限性,提出了LLC諧振變換器...它和常規(guī)的相比有很多優(yōu)點:1)它可以在輸入和負載大範圍變化的情況下調(diào)節(jié)輸出,同時開關(guān)頻率變化相對較小.2)它可以在整個運行範圍內(nèi),實現(xiàn)零電壓轉(zhuǎn)換(ZVS).3)所有的寄生元件,包括所有半導體器件的1結(jié)電容和變壓器的漏電感和激磁電感,都是用來實現(xiàn)ZVS的....
過完年這麼久了,人氣還是很低喔!!
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@transformer1
不好意思啊...線路圖沒有附上來... 不過,您可以發(fā)揮您的想像認真的想一下,應該可以吧...現(xiàn)在在很多半橋和全橋電路結(jié)構(gòu)中,諧振網(wǎng)絡是用的很普遍,一般用的有:串聯(lián)諧振變換器(SRC),它是由一個整流負載與一個LC諧振網(wǎng)絡串聯(lián)而得的一種線路結(jié)構(gòu).這種電路結(jié)構(gòu)在小負載條件不適用. 還有一種就是并聯(lián)諧振變換器,它是由整流負載網(wǎng)絡與諧振電容是并聯(lián)的..由於負載和諧振網(wǎng)絡是并聯(lián)的,因此不可避免地存在大量的循環(huán)電流.故它在大功率場合下不適用.為了解決傳統(tǒng)諧振變換器的局限性,提出了LLC諧振變換器...它和常規(guī)的相比有很多優(yōu)點:1)它可以在輸入和負載大範圍變化的情況下調(diào)節(jié)輸出,同時開關(guān)頻率變化相對較小.2)它可以在整個運行範圍內(nèi),實現(xiàn)零電壓轉(zhuǎn)換(ZVS).3)所有的寄生元件,包括所有半導體器件的1結(jié)電容和變壓器的漏電感和激磁電感,都是用來實現(xiàn)ZVS的....
好資料! transformer1 無私奉獻哦
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@webmaster
既然是有ZVS特點LLC諧振在電源那部分用的比較多 他的缺點在哪有效的方案有沒有可以借鑒 我是初學問題可能不較弱請您不要見笑
你注意看我上面的帖子, 有談到它與串,并聯(lián)諧振電路的優(yōu)缺點..
現(xiàn)在在很多半橋和全橋電路結(jié)構(gòu)中, 諧振網(wǎng)絡是用的很普遍,一般用的有:串聯(lián)諧振變換器(SRC), 它是由一個整流負載與一個LC諧振網(wǎng)絡串聯(lián)而得的一種線路結(jié)構(gòu).這種電路結(jié)構(gòu)在小負載條件不適用.
還有一種就是并聯(lián)諧振變換器,它是由整流負載網(wǎng)絡與諧振電容是并聯(lián)的..由於負載和諧振網(wǎng)絡是并聯(lián)的,因此不可避免地存在大量的循環(huán)電流.故它在大功率場合下不適用.
為了解決傳統(tǒng)諧振變換器的局限性,提出了LLC諧振變換器...它和常規(guī)的相比有很多優(yōu)點:
1) 它可以在輸入和負載大範圍變化的情況下調(diào)節(jié)輸出,同時開關(guān)頻率變化相對較小.
2) 它可以在整個運行範圍內(nèi),實現(xiàn)零電壓轉(zhuǎn)換(ZVS).
3) 所有的寄生元件,包括所有半導體器件的1結(jié)電容和變壓器的漏電感和激磁電感,都是用來實現(xiàn)ZVS的....
現(xiàn)在在很多半橋和全橋電路結(jié)構(gòu)中, 諧振網(wǎng)絡是用的很普遍,一般用的有:串聯(lián)諧振變換器(SRC), 它是由一個整流負載與一個LC諧振網(wǎng)絡串聯(lián)而得的一種線路結(jié)構(gòu).這種電路結(jié)構(gòu)在小負載條件不適用.
還有一種就是并聯(lián)諧振變換器,它是由整流負載網(wǎng)絡與諧振電容是并聯(lián)的..由於負載和諧振網(wǎng)絡是并聯(lián)的,因此不可避免地存在大量的循環(huán)電流.故它在大功率場合下不適用.
為了解決傳統(tǒng)諧振變換器的局限性,提出了LLC諧振變換器...它和常規(guī)的相比有很多優(yōu)點:
1) 它可以在輸入和負載大範圍變化的情況下調(diào)節(jié)輸出,同時開關(guān)頻率變化相對較小.
2) 它可以在整個運行範圍內(nèi),實現(xiàn)零電壓轉(zhuǎn)換(ZVS).
3) 所有的寄生元件,包括所有半導體器件的1結(jié)電容和變壓器的漏電感和激磁電感,都是用來實現(xiàn)ZVS的....
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@藍海
謝謝!公式很詳細.但有一個現(xiàn)實問題,一直沒有很好的答案.就是漏感的測試條件.我杳閱了很多資料有用1K,10K,40K,也有用開關(guān)頻率等測試的.可是經(jīng)測試比較這幾種方法的值相差太大.詳細請看另一話題.http://bbs.dianyuan.com/topic/184639
其實我們在靜態(tài)測試(就是用儀器測試)時, 最後的結(jié)果只能是一個參考作用..
我接觸過的公司,測試Lk時, 一般用 20kHZ , 1V 測試, 儀器典型為: HP-4284A /...給客戶(IBM,Hitach ......)報備并沒有問題
我接觸過的公司,測試Lk時, 一般用 20kHZ , 1V 測試, 儀器典型為: HP-4284A /...給客戶(IBM,Hitach ......)報備并沒有問題
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