LLC变换器的设计想法
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LLC变换器中的变压器设计LLC变换器(LLC Converter)是一种用于高效电源转换的拓扑结构,具有高效能、高功率密度和高可靠性的特点。
其中,变压器设计是LLC变换器中非常重要的一环,对于整个系统的性能和效率具有至关重要的影响。
下面将详细介绍LLC变换器中的变压器设计。
一、变压器设计的基本原则1.设计目标:在LLC变换器中,变压器设计的目标是实现高效能的能量传输,同时满足负载要求。
2.降低电磁干扰:变压器设计要注意减少电磁干扰,包括噪声和震荡。
为此,采用合适的磁芯材料和布局设计是必要的。
3.保证热稳定性:变压器设计要考虑各部分的热稳定性,包括绕组和磁芯,并确保设计在正常工作条件下的温度不超过规定的限制。
4.合理选择线材和绝缘材料:选择合适的线材和绝缘材料以满足工作条件和功耗要求。
二、变压器设计的具体步骤1.确定参数:在开始设计之前,需要确定一些必要的参数,包括输入和输出电压,输出功率,工频和开关频率等。
2.计算变压器的变比:根据输入和输出电压,计算变压器的变比,变比决定了输出电压与输入电压的转换效率。
3.计算变压器的功率:根据输入功率和变比,计算变压器的功率,以确保变压器能够承担相应的功率。
4.计算主要参数:计算变压器的主要参数,包括绕组电阻、绕组电感、磁芯面积、绕组数目等。
5.选择合适的磁芯材料:根据计算的参数和要求,选择合适的磁芯材料,主要考虑磁导率、饱和磁感应强度和损耗等。
6.绕组设计:根据计算的参数和要求,设计变压器的绕组,包括匝数、线径、线材选择等。
7.模拟仿真和优化:使用电磁场仿真软件进行模拟仿真,验证设计参数和性能,例如磁场分布、磁芯损耗、电流分布等。
根据仿真结果进行优化。
8.电磁兼容(EMC)设计:考虑到LLC变换器中的电磁干扰问题,采取一些措施进行电磁兼容(EMC)设计,如地线和屏蔽设计,以减少外部电磁干扰或减少内部电磁干扰。
9.热稳定性设计:根据设计参数和需求进行热稳定性设计,包括散热设置和绝缘材料选择等。
LLC谐振变换器的设计一、本文概述本文旨在深入探讨LLC谐振变换器的设计原理、方法及其在实际应用中的优化策略。
LLC谐振变换器作为一种高效、稳定的电力电子转换设备,广泛应用于电力系统中,尤其在高压直流输电、分布式能源系统和电动车充电等领域具有显著优势。
本文将首先概述LLC谐振变换器的基本原理,包括其工作原理、主要特性以及与传统变换器的比较。
接下来,本文将详细介绍LLC谐振变换器的设计过程,包括关键参数的选取、电路拓扑的选择、控制策略的制定等。
在此基础上,文章将分析设计过程中可能遇到的问题,如谐振频率的选择、磁性元件的优化、热设计等,并提出相应的解决方案。
本文还将关注LLC谐振变换器的性能优化问题。
通过对变换器效率、动态响应、稳定性等关键性能指标的分析,探讨如何通过改进电路设计、优化控制策略、提升制造工艺等手段,实现LLC谐振变换器性能的提升。
本文将总结LLC谐振变换器的设计要点和实际应用中的挑战,为相关领域的研究人员和工程师提供参考和指导。
本文希望通过系统性的分析和深入的讨论,推动LLC谐振变换器技术的发展和应用范围的拓展。
二、LLC谐振变换器的基本原理LLC谐振变换器是一种结合了串联谐振和并联谐振特性的高效电力转换设备。
它的工作原理主要基于谐振现象,通过在特定的频率下激发电路中的电感和电容形成谐振,从而实现能量的高效传输和转换。
LLC谐振变换器主要由输入滤波电容、谐振电感、谐振电容、变压器以及整流滤波电路等部分组成。
在正常工作状态下,变换器通过控制开关管的开关状态,使谐振电感和谐振电容形成串联谐振,从而实现输入电压到输出电压的转换。
同时,由于谐振电容的存在,变换器在轻载或空载时,谐振电容与变压器漏感形成并联谐振,使得变换器具有软开关的特性,减小了开关损耗,提高了整体效率。
LLC谐振变换器的设计关键在于谐振频率的选择和控制。
谐振频率的确定需要考虑电路参数、开关管的特性以及输入和输出电压的需求。
通过合理的设计和优化,可以实现变换器在宽负载范围内的高效运行。
LLC 谐振变换器参数设计1 电路概述图1 为半桥结构的LLC谐振变换器的主电路拓扑,两个主开关S1和S2构成一个半桥结构,其驱动信号均是固定0.5 占空比的互补信号,串联谐振电感Ls、串联谐振电容Cs和并联谐振电感Lp 构成LLC谐振网络。
该谐振网络连接在半桥的中点和地之间,因此谐振电容Cs也起一个隔直的作用。
在变压器副边,整流二极管D1和D2 组成中间抽头的整流电路,整流二极管直接连接到输出电容Co上。
当并联电感Lp上的电流iLp大于谐振槽路上的电流ip 时,电流ip1 大于零,原边向副边输送能量,同时并联电感两端电压被箝位,参与谐振的只有串联谐振电感Ls 和串联谐振电容Cs,此时的谐振频率称为串联谐振频率,记作fs;当并联电感上的电流iLp在其上箝位电压的作用下线性上升到与谐振槽路电流ip 相同时,电流i p1 减小到零,原边不再对副边传输能量,此时并联谐振电感Lp 与串联谐振电感Ls、串联谐振电容Cs 一起参与谐振,其谐振频率称为串并联谐振频率,记做fm。
当开关管的工作频率小于fm时,变换器工作在容性状态;当开关频率处于fm和fs 之间时,变换器工作在感性且副边整流二极管处于零电流关断状态;当开关频率大于fs时,零电流关断条件不再存在,LLC等同于一般的串联谐振电路。
图1 LLC 谐振变换器的主电路2 LLC变换器的建模和参数设计开关管S1 和S2 互补导通,在vAB上形成一方波电压;因为输出恒定,所以通过全波整流电路和中间抽头变压器等效到变压器原边同样形成一个方波电压,如图2所示为LLC谐振变换器的交流等效电路。
图2 中RAC 为电压型负载全波整流电路的交流等效负载图2 LLC 谐振变换器交流等效电路用交流分析法可得到交流基波电压增益:式中:k 为系数,k=Lp/Ls;fs为谐振频率f为开关频率。
而Ein 和Eo 分别为输入、输出电压基波有效值,其值为串联谐振电路品质因数经推导直流增益为根据以上推导的直流增益解析式,再采用Mathcad 得到直流增益与工作频率的关系如图3所示。
LLC谐振变换器优化设计方法摘要:虽然LLC谐振变换器具有高效率,输入变化宽的操作,但是缺乏设计方法使得它很难实现。
在本文中,基于正常情况和滞后时间情况下对操作原则的工作原理分析,使得变换器的效率与不同电路参数的操作范围之间的关系被发现。
基于已知关系下的一种优化方法已被开发出来。
一个1MHz,1kW LLC变换器的设计用来验证所提出的方法。
Ⅰ.引言随着电力转换技术的发展,功率密度已经成为前端AC/DC变换器的主要挑战[1][2][3]。
虽然提高开关频率可以显著的减少无源元件的大小尺寸,它的效益被变换器的效率和热管理设计所限制。
同时,为了满足续流时间的需求,笨重的电容器在续流时间里用来维持能量,这是受直流/直流阶段输入电压范围的影响[1]。
续流时间电容器的需求与最低直流/直流变换器功率级阶段不同的前端输入电压如图1所示。
显然,直流/直流阶段宽范围的操作可以降低续流时间电容器的要求,提高系统的功率密度。
然而,当最小电压低于200V,非常有限的影响可以观察到。
图1. 不同的最小输入电压DC/DC级滞留时间电容器的要求为了减少续流电容器的要求,通过使用额外的续流时间延长电路或开发更好的拓扑结构,不同的研究工作已经实现[4][5][6]。
不同的解决方案中,LLC谐振变换器的高效率,宽的操作范围使得它成为最有吸引力的拓扑结构。
图2.LLC谐振变换器图3.LLC变换器的增益特性LLC谐振变换器拓扑结构如图2。
通过利用变压器的励磁电感,LLC谐振变换器修改了串联谐振转换器(SRC)的增益特性。
针对不同的负载,其电压增益特性如图3所示,由于半桥结构,输出电压与输入电压的一半归一化。
与串联谐振变换器相比,LLC谐振变换器可以实现升压和降压模式。
当开关频率高于谐振频率,LLC变换器电压增益总是小于1,它工作如同串联谐振变换器,可以实现零电压开断。
当开关频率低于谐振频率,在不同的负载条件下,无论是零电压还是零电流开关都可以实现。
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llc变压器的设计与计算LLC变压器是一种常见的电力变压器,采用谐振型交流变压器的电源器件,具有高效率、低功率损耗等优点。
下面将详细介绍LLC变压器的设计与计算。
1.设计目标与参数选择:首先确定设计的目标,包括输入输出电压、输出功率、工作频率等。
然后根据设计目标选择合适的参数,包括变压器的铁芯材料、绕组的匝数、线径等。
2.确定变压器的拓扑结构:LLC变压器有多种拓扑结构,如全桥、半桥等。
选择合适的拓扑结构可以更好地满足设计要求。
全桥结构可提供更高的功率密度,但设计会更为复杂;半桥结构设计较为简单,适用于中小功率应用。
3.计算铁芯参数:根据设计要求和选定的铁芯材料,计算铁芯参数,包括铁芯截面积、有效磁路长度、气隙长度等。
其中,有效磁路长度是通过绕组的平均长度和铁芯截面积计算得到的。
4.计算绕组参数:根据设计要求和铁芯参数,计算绕组的匝数和线径。
匝数的选择应注意保证输出电压与输入电压之间的变化比率在合适范围内,以避免电压失真;线径的选择应注意保证电流不超过线材的额定电流,以避免过热损坏。
5.计算交流电感:根据设计要求和拓扑结构,计算交流电感的数值。
交流电感一般为LLC变压器中较为重要的参数之一,它与输入电压、输出功率等有关,计算方法有多种,可参考相关文献或使用专业设计软件进行计算。
6.选择合适的绝缘材料和绕组方式:根据工作条件和设计要求,选择合适的绝缘材料和绕组方式。
绝缘材料应具有较好的绝缘性能和热耐性,以确保变压器的安全可靠运行;绕组方式的选择应综合考虑布线长度、电磁干扰等因素。
7.优化设计和验证:进行初步设计后,可以通过模拟仿真和实验验证来优化设计。
模拟仿真可以通过专业软件进行,以验证变压器的性能和满足设计要求;实验验证可以通过制作样品进行,测试其输入输出电压波形、效率等性能指标。
8.制造过程和组装:根据最终的设计结果,确定变压器的制造过程和组装方法。
包括选材、制作铁芯、绕线、焊接、封装等环节。
llc变压器设计公式推导我们需要了解LLC变压器的基本原理。
LLC变压器是一种谐振变换器,由电感L、电容C和谐振电容Cres组成。
通过控制开关管的开关信号,使得LLC变压器在工作过程中能够实现能量的存储和传递。
在LLC变压器的设计中,需要确定电感L、电容C和谐振电容Cres 的数值。
接下来,我们将逐步推导LLC变压器的设计公式。
我们可以根据LLC变压器的工作原理,得到其电感L和谐振电容Cres的关系。
根据谐振电路的共振频率公式,我们可以得到:f = 1 / (2 * π * sqrt(L * Cres))其中,f为谐振频率,L为电感的数值,Cres为谐振电容的数值。
接下来,我们可以根据LLC变压器的工作原理,得到其谐振电容Cres和电容C的关系。
根据电容的串联关系,我们可以得到:1 / Cres = 1 / C + 1 / Cm其中,C为电容的数值,Cm为谐振电容的数值。
将以上两个公式结合起来,我们可以得到LLC变压器的设计公式:f = 1 / (2 * π * sqrt(L * (1 / C + 1 / Cm)))通过这个公式,我们可以根据所需的谐振频率f,计算出电感L、电容C和谐振电容Cres的数值。
在实际设计中,我们可以根据系统的要求和约束条件,选择合适的数值。
除了以上的基本设计公式,LLC变压器的设计还需要考虑其他因素,如功率因数、效率和损耗等。
在实际设计中,我们需要综合考虑这些因素,并进行必要的优化。
总结起来,LLC变压器设计公式的推导是基于其基本工作原理和电路特性的。
通过以上的推导,我们可以根据所需的谐振频率,计算出电感L、电容C和谐振电容Cres的数值。
在实际设计中,我们还需要考虑其他因素,并进行必要的优化。
LLC变压器作为一种高效率、高功率密度的变压器,其设计公式的推导对于实际应用具有重要的指导意义。
LLC谐振变换器参数设计精品LLC谐振变换器是一种高效的DC-DC变换器拓扑结构,广泛应用于电力电子领域,具有输入输出电压高、效率高、电磁干扰小等优点。
在LLC 谐振变换器的设计中,参数的选择至关重要,本文将从LLC谐振变换器的基本工作原理、参数设计的目标和方法等方面进行详细的介绍。
一、LLC谐振变换器的基本工作原理1.谐振电容C和谐振电感L形成与谐振频率f相对应的谐振回路,使得谐振电感L在正半周产生负电流,将储能转移到谐振电容C中。
2.谐振电容C通过桥臂与输入电源相连接,变压器将输入电压Vi降为变压器次级侧的电压Vo。
3.三角形换频开关之间的谐振电容C和谐振电感L共同形成LLC谐振网络,使电流在上、下三角形开关之间流向分别为零,实现开关管和二极管的软开关。
二、LLC谐振变换器参数设计的目标1.实现指定的输出电压Vo和输出电流Io。
2.实现高效率的能量转换。
3.降低开关管和二极管的开关损耗。
4.尽量减小输出滤波电容和滤波电感的尺寸和成本。
三、LLC谐振变换器参数设计的方法1.谐振频率f的选择:谐振频率f的选择应考虑输入电压的范围和输出电流的动态响应。
一般来说,谐振频率应选择在几十千赫兹到几百千赫兹之间,以获得较高的效率和较小的谐振元件尺寸。
2.谐振电容C的选择:谐振电容C的选择应考虑谐振频率和谐振电感L。
一般来说,谐振电容C应选择为电感L的倒数乘以4π的平方,即C=1/(4π^2f^2L)。
此外,还需要考虑电容的电压和电流容量。
3. 谐振电感L的选择:谐振电感L的选择应考虑输入电压Vi的范围和输出电流Io的需求。
一般来说,谐振电感L的值应大于输出电流Io除以开关频率fs的一半,即L>Io/(2fs)。
此外,还需要考虑电感的饱和电流和电感的频率特性。
4.变压器参数的选择:变压器的参数包括变比、漏感和绕组电阻。
变比的选择应根据输入电压Vi和输出电压Vo的比值,以及功率变换的需求。
漏感的选择应考虑谐振频率和输入电压的范围,以降低谐振电容C的尺寸。
LLC谐振变换器参数设计精品首先,LLC谐振变换器的参数设计需要考虑以下几个方面:输入和输出电压、频率、功率、效率、开关频率、磁性元件和电容等。
输入和输出电压是LLC谐振变换器的基本参数之一、输入电压决定了系统能否正常工作,稳定的输入电压是保证系统稳定性的前提。
输出电压则是根据具体应用需求来确定的,需要根据负载要求和系统功率需求来选择。
频率是LLC谐振变换器的另一个重要参数。
频率不仅决定了系统的工作状态,还影响了输出波形和效率。
通常情况下,选择合适的谐振频率可以提高系统的效率和稳定性。
功率是LLC谐振变换器设计中关键的参数之一、根据所需的输出功率和电压,可以确定变换器的输入功率,进而选择适合的开关器件和磁性元件。
在设计过程中,需综合考虑功率损耗、效率等因素。
效率是衡量LLC谐振变换器性能的重要指标。
合理的参数设计可以提高系统的效率,同时减少能量损失。
在参数设计中,需注意选取合适的电容、电感和开关频率等。
开关频率是LLC谐振变换器中需要考虑的另一个重要参数。
合适的开关频率可以提高系统的功率密度和效率。
但是过高的频率会增加开关损耗,过低的频率则会增加磁性元件的体积和重量。
磁性元件包括变压器和电感。
变压器的参数设计需要考虑输入输出电压比例、功率以及频率等因素。
电感的参数设计需要根据所需的电流和输出功率来选择。
合理的磁性元件设计可以提高系统的效率和稳定性。
最后,电容的参数设计也需要考虑进来。
合适的电容可以提高系统的稳定性和效率。
电容的选择需要综合考虑系统的频率和功率等因素。
综上所述,LLC谐振变换器的参数设计需要综合考虑输入和输出电压、频率、功率、效率、开关频率、磁性元件和电容等多个因素。
合理的参数设计可以提高系统的稳定性和性能,保证系统的正常工作。
随着科学技术发展,能源问题成为讨论的焦点,为了节约不可再生能源,响应“碳达峰”和“碳中和”战略决策,业内逐渐使用新能源代替不可再生能源,从而减少碳排放量[1-2]。
大功率隔离型双向DC-DC 变换器可以实现直流电能变换的功能,具有高效率、高功率密度等优点,广泛应用于电动汽车、可再生能源发电等领域[3]。
双向DC/DC 拓扑分为隔离型和非隔离型,非隔离型拓扑包括Buck-Boost 变换器、Sepic-Zeta 变换器等,以上变换器一般应用于小功率场合,难以实现软开关,会影响整机效率。
由于该文设计的双向DC/DC 变换器需要高效、宽范围输出,双向CLLLC 谐振变换器是由LLC 谐振变换器拓扑演变而来的,具有软开关的特性,副边增加了1个LC 谐振网络,可以实现能量的双向流动和升/降压[4]。
因此,采用对称型CLLLC 谐振变换器既可以满足宽范围输出的要求,也可以在全输出范围内实现软开关,从而提高整机效率。
CLLLC 谐振变换器可以提高充电桩电能传输效率,还可以实现电气隔离,保障充电桩安全、可靠。
1 电路模态与控制策略1.1 双向CLLLC 拓扑分析CLLLC 变换器存在2个不同谐振频率:1) 串联谐振频率f m 。
该频率是由元件L r 、C r 和变压器励磁电感L m 谐振获得的。
2) 串联谐振频率f r 。
该频率是由元件L r 、C r 谐振获得的,此时L m 被输出电压箝位。
2个串联谐振频率分别如公式(1)、公式(2)所示。
fr(1)(2)fm 与其他拓扑不同,双向CLLLC 谐振变换器并不是通过调节占空比来控制输出信号,而是通过调节开关管的频率来控制输出信号,根据频率之间的大小关系(如图1所示),可以将变换器分为3个工作区间。
工作区间一为欠谐振状态,此时开关频率与谐振频率的关系为f m <f s <f r 。
工作区间二为谐振状态,此时开关频率与谐振频率的关系为f s =f r 。
LLC谐振变换器设计与优化
在进行LLC谐振变换器的设计和优化时,需要考虑以下几个关键要素:
1.谐振电感和电容的选择:要保证谐振电感的值适当,以实现谐振频
率的匹配。
电感元件一般使用磁性材料制成,可以通过计算确定所需的电
感值。
谐振电容的选择要考虑其能够提供所需的谐振电流,同时要注意其
电压容忍度和ESR值。
2.开关管的选择:开关管的选择要考虑到其导通和关断损耗,以及其
承受的电压和电流。
常用的开关管有MOSFET和IGBT,根据具体需求选择。
3.控制策略的选择:LLC谐振变换器的控制方式通常有固定频率和变
频两种。
固定频率控制适用于稳定负载,而变频控制适用于负载变化范围
较大的情况。
同时还需要考虑输入和输出电流的控制,以及过温、过电压、过电流等保护功能。
4.滤波器的设计:由于LLC谐振变换器工作时会产生谐振波形,需要
设计适当的滤波器来抑制谐振电压和电流,减小EMI的影响。
滤波器一般
由LCL结构组成,其中L是输出端的滤波电感,C是输入输出端的滤波电容。
5.效率和损耗的优化:在设计LLC谐振变换器时,要充分考虑各种损耗,如开关管的导通与关断损耗、谐振元件的压降损耗、磁性元件的损耗等。
通过优化设计和控制策略,可以提高转换效率,减小损耗。
以上是LLC谐振变换器设计与优化的一些关键要素和考虑因素。
在实
际应用中,还需要根据具体的电源系统需求和设计目标进行参数选择和优化,以实现最佳的性能和效率。
LLC谐振转换器原理及设计方案时间:2010-05-07 01:05:16 来源:今日电子作者:飞兆半导体公司Jintae Kim 多种类型的LED TV主功率级拓扑相继推出,比如非对称半桥转换器、双开关正激转换器和LLC谐振转换器。
其中,LLC谐振转换器虽然相比其他转换器具有更多优势,但因为其设计复杂困难,所以在过去很少受到关注。
不过,这几年间,IC制造商已开发出用于LLC谐振转换器的控制器,而且发表了许多相关技术说明和设计工具,让其设计变得更容易,并使得这种技术获得更多的关注。
现在,LLC谐振转换器已经成为LED TV最流行的主功率级拓扑。
LLC谐振转换器的出色优点有:(1)在整个负载范围(包括轻载)下都是以ZVS(zero voltage switching,零电压开关)条件工作,从而实现高效率;(2)工作频率变化范围比较窄,便于高频变压器和输入滤波器的设计;(3)初级端所用开关的电压应力被钳位在输入电压上,而次级端两个二极管上的电压始终等于中心抽头变压器输出电压的两倍。
LLC谐振转换器可以工作在两个不同类型的ZVS区域之内。
一个被称为“上区域(above region)”(或上谐振工作区域),这里,初级端的环流变小,但次级端上的二极管为硬开关。
另一个是“下区域”(或下谐振工作区域),这时,次级端上的二极管可实现软开关。
本文将简单介绍LLC谐振转换器的工作原理和工作区域,此外还将讨论其设计步骤。
图1 LLC谐振转换器的基本电路LLC谐振转换器的工作原理图1所示为LLC谐振转换器的基本电路。
LLC谐振转换器一般包含一个带MOSFET的控制器、一个谐振网络和一个整流器网络。
控制器以50%的占空比交替为两个MOSFET提供门信号,随负载变化而改变工作频率,调节输出电压Vout,这称为脉冲频率调制(PFM)。
谐振网络包括两个谐振电感和一个谐振电容。
谐振电感Lr、Lm与谐振电容Cr主要作为一个分压器,其阻抗随工作频率而变化(见式1),以获得所需的输出电压。
LLC谐振变流器设计(实际产品经验)介绍在本文档中,我们将探讨LLC谐振变流器的设计及其实际产品经验。
首先,我们将简要介绍LLC谐振变流器的原理和应用。
接着,我们将会详细讨论设计LLC谐振变流器的关键要点,并分享一些实际产品开发中的经验。
LLC谐振变流器原理和应用LLC谐振变流器是一种拥有高效率和低噪音的电力转换器。
它结合了LLC谐振拓扑和MOSFET功率开关技术,适用于多种电源和电子设备。
LLC谐振变流器能提供稳定的输出电压和电流,同时具备较高的功率密度和较低的损耗。
LLC谐振变流器广泛应用于许多领域,包括电力电子、电动汽车充电器、工业控制系统和可再生能源系统等。
其高效率和稳定性使得LLC谐振变流器成为现代电力转换领域中的重要技术。
设计LLC谐振变流器的关键要点设计一个高效的LLC谐振变流器需要考虑以下几个关键要点:1. 高质量的电源和输出滤波器:为了减小电流和电压的谐振干扰以及提供稳定的输出,需要使用高质量的电源和输出滤波器,确保系统的稳定性和性能。
2. 正确选择谐振电容和电感:谐振电容和电感的选择对于LLC 谐振变流器的工作稳定性和效率至关重要。
需要根据设计要求和负载特性选择合适的谐振元件。
3. 控制策略和参数调优:LLC谐振变流器的控制策略和参数调优直接影响系统的响应速度和稳定性。
需要根据具体应用需求进行控制策略的选择和参数调优,以达到最佳性能。
4. 开关器件的选择和驱动:选择合适的MOSFET功率开关器件,并设计合适的驱动电路,保证稳定的开关操作和最小的功率损耗。
实际产品开发经验在实际的LLC谐振变流器产品开发中,我们积累了以下经验:1. 充分的系统仿真和验证:在设计阶段,进行系统级的仿真和验证可以帮助评估系统的性能和稳定性。
有效的仿真和验证能够尽早发现和解决潜在问题。
2. 优化热管理和散热设计:LLC谐振变流器在工作过程中会产生较多的热量,因此需要进行优化的热管理和散热设计,确保系统在高温环境下的可靠工作。
LLC原理与设计记得十年前,LLC还只是停留在大学的实验室里面。
今天,LLC已经作为一种优秀的拓扑被业界所广泛的接受和使用。
不得不感慨技术发展的速度。
也正说明了LLC是一种非常优秀的拓扑,才能在如此短的时间里得到大家的认可。
虽然今天LLC已经被广泛的使用,但工作中发现很多工程师对LLC的原理和设计不是很了解。
所以开个帖子跟大家一起讨论下LLC这个拓扑的原理和设计。
要了解LLC,就要先了解软开关。
对于普通的拓记得十年前,LLC还只是停留在大学的实验室里面。
今天,LLC已经作为一种优秀的拓扑被业界所广泛的接受和使用。
不得不感慨技术发展的速度。
也正说明了LLC是一种非常优秀的拓扑,才能在如此短的时间里得到大家的认可。
虽然今天LLC已经被广泛的使用,但工作中发现很多工程师对LLC的原理和设计不是很了解。
所以开个帖子跟大家一起讨论下LLC这个拓扑的原理和设计。
要了解LLC,就要先了解软开关。
对于普通的拓扑而言,在开关管开关时,MOSFET 的D-S间的电压与电流产生交叠,因此产生开关损耗。
如图所示。
为了减小开关时的交叠,人们提出了零电流开关(ZCS)和零电压开关(ZVS)两种软开关的方法。
对于ZCS:使开关管的电流在开通时保持在零,在关断前使电流降到零。
对于ZVS:使开关管的电压在开通前降到零,在关断时保持为零。
最早的软开关技术是采用有损缓冲电路来实现。
从能量的角度来看,它是将开关损耗转移到缓冲电路中消耗掉,从而改善开关管的工作条件。
这种方法对变换器的效率没有提高,甚至会使效率降低。
目前所研究的软开关技术不再采用有损缓冲电路,这种技术真正减小了开关损耗,而不是损耗的转移,这就是谐振技术。
而谐振变换器又分为全谐振变换器,准谐振变换器,零开关PWM变换器和零转换PWM变换器。
全谐振变换器的谐振元件一直谐振工作,而准谐振变换器的谐振元件只参与能量变换的某一个阶段,不是全程参与。
零开关PWM变换器是在准谐振的基础上加入一个辅助开关管,来控制谐振元件的谐振过程。
LLC变换器的设计想法
QQ:18958905
QQ18958905
想法
想法:
1,详细易懂的理论推导;
最好不要去查表或者图来取参数2,最好不要去查表或者图来取参数;
3,最好有通用性;
两种情况
一,外加一个电感做谐振电感,变压器的漏感很小,不考虑原副边的漏感。
二,利用变压器的漏感当谐振电感,假设原边和副边漏感均参与谐振,副边漏感折算到原边的值和原边的漏感相等。
一,外加一个电感做谐振电感,变压器的漏感很小,不考虑原副边的漏感。
P:变换器的输出功率;
O
无论是多路还是单路其等效电阻为:
原边电路应该是一个正弦的电流和一个方波电压;其等效阻抗也是个电阻。
正弦的电流的平均是一个电阻。
正弦的电流的平均值等于输出电流。
正弦的电流的平均值等于输出电流。
方波电压的平台电压为输出电压:
等效到原边的电阻为
等效到原边的电阻为:24sin 8sin O RI AC O O AC V t
V R R I I t ωπππ
ω===2
P:变换器的输出功率;O
1
R L L R L R L ωωω+ac m m ac m ac j j j ω=−+
2
2
2R 1
L R L ωω⎛⎞
21
10ac
m R L L ωω−+=1
L C ω=
⇒=
11
=2
r r r r r r
L C L C ωω=
⇒21
ac m R L ωω−+()
0=
11
L C ω=
⇒=2
r r r r r r
L C ω
输入额定电压、最大、最小电压,输出电压电流和功率确定谐振频率,变压器的大致变比,最大最小增益,等效阻抗给定一个励磁电感和谐振电感的比值K
求出最大和最小开关频率,若不合适重新取K值
算出最大品质因数,
根据最大品质因数算出谐振电感
算出谐振电容,励磁电感
根据软开关条件,损耗,谐振电容耐压,验算参数
二,利用变压器的漏感当谐振电感,假设原边和副边漏感均参与谐振,二利用变压器的漏感当谐振电感假设原边和副边漏感均参与谐振副边漏感折算到原边的值和原边的漏感相等。
这个比较麻烦,原理是一样的,只是要考虑副边漏感会使输出电压升这个比较麻烦,原理是样的,只是要考虑副边漏感会使输出电压升高,有空再推。