《電子技術應用》
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LLC变压器设计点滴
李安裕
飞兆半导体
摘要: LLC拓扑的谐振式变换器有着零电压开关、器件的电压应力低等特点,非常适合在一些高效大功率电源的应用上。近来随着LLC谐振式电源的广泛应用,越来越多的人问到我关于LLC变压器的设计问题,我在这里例举了几个有代表性的问题,供大家在设计的时候做参考。
Abstract:
Key words :

LLC拓撲的諧振式變換器有著零電壓開關、器件的電壓應力低等特點,非常適合在一些高效大功率電源的應用上。近來隨著LLC諧振式電源的廣泛應用,越來越多的人問到我關于LLC變壓器的設計問題,我在這里例舉了幾個有代表性的問題,供大家在設計的時候做參考。

- 變壓器的飽和問題:
我的變壓器設計的工作磁感應強度Bm并不高,為什么我的LLC變壓器磁芯溫度很高?
由于LLC變壓器工作在LC諧振狀態(tài),LC諧振回路有個特點就是Q值問題,在這里Q值是大于1的,因而就會有實際加在變壓器上的電壓要比輸入電壓高的問題,因而在設計變壓器的時候就必須考慮到這一點,否則變壓器就不是工作在你設計的磁感應強度上。
由于輸入電壓高的時候,開關頻率也比較高,諧振回路的增益也比較低,飽和的問題不大;但當輸入是低壓的時候,開關頻率比較低,LLC諧振回路的增益較大,因而比較容易發(fā)生變壓器飽和的問題。因而在計算變壓器需要的最小匝數時,就必須乘上一個你設計的增益系數??紤]到漏感的影響,保守的做法還得乘上耦合系數的倒數。

- 線徑的選擇問題:
為什么老化的時候測到的繞組溫度很高?
LLC變壓器工作在高頻模式下,交變磁場下的導體除了我們所熟知的趨附效應(Skin effect)外,還會反生一個接近效應(Proximity effect)。趨附效應是導體本身磁場對自己的影響,而接近效應是相鄰導體產生的磁場對它的影響。和反激的變壓器不同,LLC的變壓器原邊的繞組都繞在一邊,電流都是同一個方向,隨著繞組層數的增加,接近效應就愈發(fā)明顯,因而我們就需要選用更細的線徑和更多的股數來解決問題。

- 變壓器原副邊匝數問題:
為什么實際的工作頻率和我設計的工作頻率點偏離很多?
 這個問題牽扯的原因很多,不太好分析。但我觀察很多設計過程中,大家都是先設計好原邊的匝數后,根據變比來計算付邊匝數。這樣一來會有個問題,就是計算出來的付邊匝數大都不是整數,大家都喜歡四舍五入來取整,這樣就帶來一個問題。由于付邊的匝數很少,四舍五入引起的誤差比率就會很大。在這里,我們可以根據計算出來的付邊匝數選擇一個合適的整數,通過變比反推原邊的匝數,然后取整。由于原邊的匝數較多,取整帶來的誤差就相對較小。

- 空載電壓的問題:
為什么我的輕載電壓或空載電壓偏高很多?
 這個問題的因素也比較多。其中之一是當付邊的繞組的匝數或層數較多的時候,層間或匝間寄生電容和付邊的漏感發(fā)生一個寄生的振蕩,輕載的時候,這個振鈴的幅度會達到很高,導致輸出電壓比設計的要高許多。我們可以通過付邊每繞一層后加繞一層膠帶來減低寄生電容,正向的和反向的繞組不采用通常的并繞方式,而采用分層的繞法來抑制這種寄生振蕩。
 
 今天就講這么多了,謝謝大家。

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