毕业设计(550W LLC变压器设计)

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变压器设计
分类：技术
现在照明电源用LLC的方案很多，往往在设计LLC集成变压器的时候不是很好调到需要的漏电感量。

最近帮客户做了几款LLC集成变压器，就漏电感量和电感量的调节谈谈自己的看法。

首先，LLC的励磁电感量一般是漏电感量的3到7倍，通常要求漏感值较大。

因此在选择变压器骨架的时候一般是选两槽或以上的，这样可以减少耦合度。

同时另一个好处是绝缘比较好处理。

通常此类变压器都有绝缘隔离要求，两槽以上的骨架的安规距离好处理。

笔者做的一款变压器用的是3个槽的，初级分布在两个小槽内，通过调整不同的不同槽的圈数可以微调漏电感。

其次，从漏感的原理看，圈数越多漏感越大，漏感一般与圈数平方成正比。

如果没好方法空间又允许的话就调圈数来达到要求。

励磁电感是可通过调气息来调整的，比较好实现。

再次，可选磁路较长的骨架来做。

笔者试过一个，漏感量能达到电感量一般以上（磁芯无气息）。

这是由于该骨架绕线槽很宽，绕线槽的高度很小，绕完线后初次级靠近的面很小，因而漏感很大。

最后，圈数和结构定了，线径也会影响漏感，为什么呢？线径粗点，绕组占的空间越多，初次级的相对位置越多，漏感越小。

LLC谐振腔之元项目符号单位输入额定电压(PFC级）V in-nor V400输入电压最小值V in-min V353.266859输入电压最大值V in-max V420 PFC 输出端的直流环节电容C DL uF150保持时间要求T HU ms17主要输出额定电压V o1V42主要输出电流额定值I o1A 3.5次要输出额定电压V o2V0次要输出电流额定值I o2A0 VCC电压V cc V18 VCC电流额定值I cc A0.03次级输出整流管的压降V F V0.9选择Q值Q0.44设定谐振频率f0kHz100预估效率η0.95设定K值K7额定输出功率Po W147.54计算最大输入功率P in-max W155.3052632最小电压增益G min 1.142857143最大电压增益G max 1.358746194计算变压器匝比（桥式整流）n b 5.479452055计算等效负载阻抗（桥式整流）R acbΩ290.9734213计算谐振电容（桥式整流）C rb nF12.43123115计算谐振电感（桥式整流）L rb uH203.76338计算变压器原边电感（桥式整流）L pb uH 869.3904214计算变压器匝比（中心抽头）n c 5.594405594计算等效负载阻抗（中心抽头）R acc Ω303.3101593计算谐振电容（中心抽头）C rc nF 11.92560733计算谐振电感（中心抽头）L rc uH 212.4025727计算变压器原边电感（中心抽头）L pcuH 906.2509767所选变压器磁芯的规格参数变压器磁芯的横截面积A e mm 2107设定磁通密度的最大摆幅ΔB 0.25正常转换比率M nor 0.105等效匝比аа 4.761904762最大转换比率M max 0.118890292计算最小输入电压和最大的负载时的最大Q值Q max10.428690884选择一合适的Q值Q s 0.385821795最小的归一化频率X min 0.659126378最小频率f s min KHz65.91263777计算变压器初级的最小匝数（桥式整流）N pb min Ts68.05950209计算变压器初级的最小匝数（中心抽头）N pc min Ts 69.48732382变压器原边砺磁电感（桥式整流）L mbuH 665.6270413变压器原边砺磁电感（中心抽头）L mcuH 693.848404计算谐振电容器均方根电流（桥式整流）I Crb RMS A 0.953738874正常工作中谐振电容的最大电压V crb maxV 382.6833557对于可组合线轴变压器，线圈数和绕线结构是决定Lr大小的主要因素，而可以轻松控制Lp然后，选择次级线圈数，保证初级线圈数大于变压器初级的最小匝数（即pb 或N pc =n b 或n c *N sb 或N sc ＞N pb m计算谐振电容器均方根电流（中心I Crc RMS A0.9341415抽头）正常工作中谐振电容的最大电压V crc max V386.3060835腔之元件设计公式公式V in-min=(V in-nor^2-2*P in-max*T HU*10^-3/(C DL*10^-6))^0.5V in-max=V in-nor*(1+5％)在最小输入电压V in-min下的最大电压增益G max的基础上考虑10％的余量（即1.1*M max),然后根据所选定的K值，从图12的峰值增益曲线上得到Q值对于低压输出应用场合，Eff 一般取0.88~0.92；对于高压输出应用场合，Eff 一般取0.92~0.96一般，K 取5~10P o=V o1*I o1+V o2*I o2+V cc*I ccP in-max=P o/ηG min=(K+1)/KG max=(V in-max/V in-min)*G min考虑10％的余量=1.494620813n b=(V in-max/(2*(V o1+2*V F)))*G minR acb=(8*n b^2/3.1415926^2)*V o1^2/P oCr=1*10^9/(2*3.1415926*Q*f0*10^3*R acb)L rb=1/((2*3.1415926*f0)^2*C rb*10^-9)Lp=((K+1)^2/(2*K+1))*L rbn c=(V in-max/(2*(V o1+V F)))*G min (注：n c是相对于次级带中心抽头的整个绕组来说的）R acc=(8*n c^2/3.1415926^2)*V o1^2/PoCr=1*10^9/(2*3.1415926*Q*f0*10^3*R acc)L rc=1/((2*3.1415926*f0)^2*C rc*10^-9)Lp=((K+1)^2/(2*K+2))*LrcEER3541查表ΔB可以取0.25~0.3TM nor=V o1/V in-norа=1/(2*M nor)M max=V o1/V in-minQ max1=(1/K)*(1/(2*а*M max))*(((2*а*M max)^2/((2*a*M max)^2-1))+K)^0.5Q s=0.9*Q max1X min=(1/(1+K*(1-1/(2*a*M max)^(1+(Q s/Q max1)^4))))^0.5f s min=f0*XminN p min=n b*(V o1+2*V F)/(2*f s min*10^3*ΔB*A e)N p min=n c*(V o1+2*V F)/(2*f s min*10^3*ΔB*Ae)数（即N pb或N pc=n b或n c*N sb或N sc＞N pb min或N pc min）素，而变压器磁芯的气隙长度不会影响Lr 太多。

LLC变换器中的变压器设计LLC变换器是一种广泛应用于电源转换器和无线充电器等领域的拓扑结构，具有简单、高效和可靠等优点。

其中，变压器设计是LLC变换器设计中的重要一环。

本文将详细介绍LLC变换器中变压器的设计过程和关键考虑因素。

首先，根据系统的输入电压和输出电压确定变压器的变比。

变比的确定可以根据输入电压和输出电压之间的比值来选择。

例如，如果输入电压是48V，而输出电压是12V，那么变比为4:1其次，根据系统的功率需求确定变压器的额定功率。

额定功率是变压器在设计中需要满足的最低功率要求，同时也可以根据输出功率和转换效率来确定。

变压器的额定功率和变比可以决定变压器的电流和电压的大小。

然后，根据变压器的设计频率选择合适的磁芯材料。

磁芯材料的选择将直接影响到变压器的功率损耗和效率。

常见的磁芯材料有镍锌和钼锰等。

接下来，根据变压器的绕线方式确定绕线的匝数。

LLC变换器中的变压器通常由多个绕组组成，其中包括一个主绕组和一些辅助绕组。

主绕组用于耦合输入和输出端，而辅助绕组则用于降低主绕组中感应的泄漏磁通。

由于绕线方式将直接影响到变压器的工作效率和功率因数，因此需要仔细选择。

最后，根据设计需求选择合适的绝缘材料和绝缘结构。

在变压器设计中，需要将不同绕组之间以及绕组与芯片之间的绝缘进行良好的隔离，以确保系统的安全和可靠性。

总结来说，LLC变换器中变压器的设计是一个相对复杂且关键的过程。

在设计过程中，需要综合考虑输入电压、输出电压、功率需求、设计频率、磁芯材料、绕线方式以及绝缘材料等因素。

通过合理的设计和优化，可以实现LLC变换器的高效率和可靠性。

LLC变压器设计与计算
LLC变压器的设计原理是基于LLC谐振拓扑电路。

LLC谐振拓扑电路包括一个LLC谐振电容、一个LLC谐振电感和一个LLC谐振谐振电缆。

LLC谐振电容和LLC谐振电感之间通过LLC谐振电缆连接。

在工作时，LLC变压器的谐振频率通过LLC谐振电容和LLC谐振电感决定。

首先，选择LLC谐振电容。

选择LLC谐振电容的主要目标是使得谐振频率在设计要求范围内，并且损耗小。

LLC谐振电容的选择可以根据谐振频率的公式和电容的漏损电感来计算得到。

其次，选择LLC谐振电感。

选择LLC谐振电感的主要目标是使得谐振频率在设计范围内，并且磁化电流小。

LLC谐振电感的选择可以根据谐振频率的公式和磁化电感的计算公式来计算得到。

最后，选择LLC谐振谐振电缆。

选择LLC谐振谐振电缆的主要目标是使得电缆的电流容量、电压容量和损耗满足设计要求。

LLC谐振谐振电缆的选择可以根据电流、电压和电缆特性来计算得到。

需要注意的是，在LLC变压器的设计和计算过程中，还需要考虑到功率传输效率、热管理、尺寸和重量等因素。

这些因素在设计和计算过程中需要综合考虑，以使得LLC变压器满足设计要求。

总之，LLC变压器的设计和计算是一个综合考虑电气性能、功率传输效率和其他因素的过程。

通过合理的设计和计算，可以实现高效率的LLC 变压器的设计。

LLC变压器设计步骤与说明1.设计目标确定：首先，需要确定LLC变压器的设计目标。

这包括输出电压、输出功率、输入电压范围、工作频率、效率要求等。

根据这些参数来确定变压器的额定参数，例如变压器的变比、铁芯截面积等。

2.计算输出电流：输出电流是设计变压器时必须要考虑的重要参数。

通过计算输出功率与输出电压的比值来确定输出电流的大小。

输出电流的大小决定了变压器铜线的横截面积，从而影响变压器的尺寸和成本。

3.计算变压器的变比：变压器的变比是通过计算输入电压和输出电压的比值来确定的。

变比决定了输入输出电压的转换关系，同时也影响了变压器的尺寸和效率。

通常情况下，变比会根据输出电压和输入电压的比值进行微调，以达到最佳的效率和性能。

4.计算铁芯的尺寸：铁芯是变压器的核心组成部分，其尺寸直接影响变压器的功率密度和效率。

通过计算输入功率和截面积的比值来确定铁芯的尺寸。

通常情况下，铁芯的截面积会根据变压器的功率需求进行微调，以达到最佳的性能和成本效益。

5.计算铜线的尺寸：铜线是负责输送电流的组成部分，其横截面积直接影响变压器的损耗和效率。

通过计算输出功率和输出电流的比值来确定铜线的尺寸。

为了减小导线的损耗和温升，通常会通过并联或者提高线材导电性来减小电流密度。

6.选用合适的电容器和电感器：7.优化设计参数：通过计算和模拟分析来优化LLC变压器的设计参数，包括变比、铁芯尺寸、铜线尺寸、电感器和电容器的参数等。

通过不断的调整和优化，达到最佳的效率和性能。

8.制造和组装：根据最终的设计参数，制造和组装LLC变压器，包括绕线、堆叠、连接等。

在制造和组装过程中，需要严格遵守相关的安全规范和标准，确保变压器的可靠性和安全性。

9.测试和调试：完成制造和组装后，进行测试和调试。

通过测量和分析输出电压波形、输入功率、温升等参数，验证变压器的性能和功耗是否满足设计要求。

在测试和调试过程中，需要采用合适的测试设备和方法，并根据发现的问题进行相应的修正和改进。

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。

目录摘要 (1)绪论 (2)第1章总体方案设计 (3)1.1 方案比较与论证 (3)1.2 方案选择 (5)第2章单元电路设计 (6)2.1 输入电源整流滤波电路 (6)2.2 IR2161芯片电路 (7)2.2.1 IR2161芯片工作原理 (7)2.2.2R的计算 (8)CS2.2.3 芯片介绍 (9)2.3 变压电路 (10)第3章制作与调试 (12)3.1 印制电路图 (12)3.2 制作调试注意事项 (12)总结 (13)致谢 (14)参考文献 (15)附录1 电路原理图 (16)附录2 PCB板底图 (17)摘要我们身边的小型电子产品用的变压器大部分都是电子变压器，如：手机的充电器、照明光源、电视机、VCD机、DVD机、电磁炉里的电源以及电脑里的电源等等。

电子变压器具有无噪音、自身耗能低、电压适应范围广等许多优点。

电子变压器的广泛应用得益于科技的进步，电子元件成本的降低。

在以前无论是直流变压器还是交流变压器，都要使用由软磁磁芯制成的电子变压器，所以以前的电子产品都非常笨重，而现在的家用电器都非常轻巧灵便。

根据产品的更新速度，我借鉴前人的一些知识对电子变压器进行了改进，以IR2161芯片为背景设计出一款功能齐全，成本较低的电子变压器。

关键词变压；节能；IR2161芯片绪论随着电子技术的飞速发展，变压器的运用越来越广泛，电子变压器的种类和功能越来越齐全。

因此，讨论电源技术与电子变压器之间的关系：主要讨论电源技术对电子变压器的要求，像所有作为商品的产品一样，是在具体使用条件下完成具体的功能中追求最高性价比。

有时可能偏重价格和成本，有时可能偏重效率和性能。

现在，“轻、薄、短、小”成为电子变压器的发展方向，这几种发展方向都是强调降低成本。

从总的要求出发，可以对电子变压器得出四项具体要求，即：使用条件、完成功能、提高效率、降低成本。

因此，设计研制一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便电子变压器显得十分必要。

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方案变压器设计公式及程序LLC变压器设计是指基于LLC谐振型变压器拓扑结构的设计。

LLC谐振型变压器是一种常用于高电压转换应用中的变压器类型，具有高效能、低损耗和低杂散磁场等优点。

下面介绍LLC变压器设计的基本公式和设计程序。

1.基本公式：在LLC变压器设计中，以下公式是用于计算设计参数的基本公式：1.1电感器参数- 阻抗变比: M = sqrt(L_primary / L_secondary)- 漏感: L_leakage = L_primary * M^2 * (1-k)- 漏感比: k = sqrt(1 - L_leakage / L_primary)1.2电容器参数- 电容容值: C = sqrt(L_primary * L_secondary) / (omega *L_primary)- 谐振频率: f_resonant = 1 / (2 * pi * sqrt(L_primary * C))1.3并联电容器参数- 电容容值: C_parallel = C / (1 - R_f * R_d / (omega^2 *L_primary^2))- 谐振频率: f_parallel = f_resonant / sqrt(1 - R_f * R_d / (omega^2 * L_primary^2))1.4 额定电流：I_primary = P_out / (V_in_primary * (1 - V_out / V_in_secondary))- P_out为输出功率- V_in_primary为输入电压- V_out为输出电压注解：omega为角频率，用2 * pi * f_resonant表示；R_f和R_d为LLC谐振型变压器的谷值电阻；L_primary和L_secondary分别为一次侧和二次侧的电感器。

2.设计程序：LLC变压器的设计可以分为以下步骤：2.1确定输入电压范围和输出电压要求；2.2根据输出功率计算一次侧额定电流；2.3根据电容容值公式计算电容容值；2.4选择合适的电容器；2.5根据阻抗变比计算漏感比；2.6根据漏感比计算漏感；2.7选择合适的电感器；2.8根据谷值电阻计算谐振频率和并联电容器参数。

LLC变压器设计步骤与说明设计LLC变压器的步骤如下：1.确定设计参数：首先，需要明确变压器的额定功率、变比、频率等参数。

这些参数将直接影响到变压器的设计和选材。

2.计算铜导线截面积：根据所需的额定功率和电流密度，计算出变压器的铜导线截面积。

一般来说，电流密度通常不超过导线材料的额定值，以确保导线的稳定性和寿命。

3.选择磁芯材料：根据所需的频率和工作条件，选择合适的磁芯材料。

常用的磁芯材料有硅钢片和铁氧体等。

硅钢片通常用于低频变压器，而铁氧体则适用于高频变压器。

4.计算磁芯尺寸：确定磁芯的尺寸，包括磁芯的平均磁通密度和有效截面积。

这些参数可以通过计算和经验公式来得到。

5.计算电感：在已知磁芯材料和尺寸的情况下，计算电感。

电感的设计需要满足所需的电感值，同时要考虑到磁芯的饱和情况。

6.计算绕组参数：根据所需的变比和额定功率，计算绕组的匝数和线圈直径等参数。

同时，根据绕组材料和铜导线截面积，计算绕组的电阻和损耗。

7.确定冷却方式：在设计LLC变压器时，需要确定合适的冷却方式，通常包括自然冷却和强制风冷等。

冷却方式的选择将直接影响到变压器的散热性能和效率。

8.计算损耗和效率：根据绕组的电阻、铜损和磁芯的铁损，计算出变压器的总损耗。

然后，根据输入功率和输出功率，计算出变压器的效率。

优化损耗和效率是设计过程中的重要考虑因素。

9.进行热设计：根据变压器的总损耗和冷却方式，进行热设计。

通过计算绕组和磁芯的温度升高和散热面积，确定合适的散热器尺寸和材料。

10.进行结构设计：设计变压器的结构，包括绕组、磁芯、绝缘材料和外壳等。

确保变压器的结构稳定、耐用并满足安全标准。

11.进行仿真和验证：使用专业软件对设计的变压器进行仿真和验证。

通过电磁场分析和热场分析，验证设计的合理性和可靠性。

12.制造和测试：根据设计图纸和文档，制造并测试变压器。

测试包括电气性能、绝缘性能和温升测试等，以确保变压器符合设计要求和标准。

说明：LLC变压器是一种具有较高效率和低损耗的变压器，常用于电力电子领域。

当我们确定K值后，就可以得到一组Q值曲线。

我们如何去理解这个Q值曲线呢？当我们的输入和输出电压固定的时候，并且变压器变比固定的时候，根据上面的公式，我们是可以得到一个固定的我们所需要的谐振槽路的增益M。

(k值确定后，Mmin=（k/（k-1）)0.5，Mmax=Vinmax/Vinmin * Mmin）当对应于某一个输入电压时，我们需要谐振槽路提供的增益为Mx.我们可以在Q值曲线上画一条Mx的直线，Mx这条直线和Q 值曲线相交的点，就是LLC在不同负载下的工作点。

从图上我们可以看到，当负载增大时，Q值也增大，Q值曲线左移，Q值曲线与Mx相交点的频率是降低的。

因此我们可以看到当负载增加的时候，LLC的工作频率是减小的。

从物理意义上来讲，当负载阻抗Rac减小的时候，Lr与Cr构成的串联谐振回路上的阻抗也要减小，以维持Rac上得到的分压不变。

只有通过降低频率才能使Lr和Cr构成的串联阻抗减小。

因此，当负载加重时，LLC的开关频率是减小的；当负载减轻的时候，LLC的开关频率是增大的。

从上面的分析我们可以看到，当输入输出电压，负载以及变压器变比确定的时候，LLC的开关频率就确定了，也就是LLC的工作点是确定的了。

那么我们如何去调整这个工作点呢？从上面的分析可以看出，LLC的工作点与增益有关。

当谐振参数确定后，唯一能改变增益的就是变压器的变比。

因此要改变LLC的开关频率，只有通过改变变压器的匝比来实现。

对于LLC，还有一个很重要的参数就是Q值。

我们来看一下熟悉的Q值曲线，从曲线上我们可以看到，Q值越小，Q值曲线越陡峭，Q值曲线的右侧为ZVS区域。

因此我们可以找到Q值取值的最大值Qmax，它为LLC最大的直流增益Mmax与Q值曲线相交的最大值，这一点是保证在Mmax下，也就是对应最小频率下能实现ZVS的临界条件。

如果选择的Q 值大于Qmax, LLC将会进入ZCS区域。

可以通过对LLC谐振槽路的等效阻抗推导出Qmax.在设计中，为了留有一定的裕量，我们通常取Q值为Qmax的90%-95%。

LLC变压器设计公式一.变压器公式和参数在LLC变压器设计中，常用的参数和公式有：1. 变比（turns ratio，K）：变比是指输入电压与输出电压之间的比值，可以通过变压器的匝数（Primary Turns，NP 和 Secondary Turns，NS）来计算。

变比为输入匝数与输出匝数的比值，即 K = NP / NS。

2. 折算电感（equivalent inductance，Leq）：是指谐振电感与磁芯漏磁感应系数之间的关系。

可以通过磁芯的有效漏磁感应系数（AL值）和谐振电感（Lr）之间的比值（AL / Lr）来计算。

3. 输入电感（input inductance，Lm）：输入电感是指主电感与次电感之和，即 Lm = Lm1 + Lm24. 自谐振频率（resonant frequency，fr）：自谐振频率是指变压器谐振电容和谐振电感之间的共振频率。

可以通过计算谐振电容（Cr）和等效电感（Leq）之间的乘积的平方根来得到 fr = 1 /(2π√(Leq·Cr))。

5. 定频（fixed frequency）和谐振频率（resonant frequency）：定频和谐振频率是指变压器在工作过程中所使用的频率。

定频指定的是变压器工作的固定频率，而谐振频率是变压器所谐振的自由频率。

二.基本设计流程1.确定输入和输出电压：根据应用需求，确定输入和输出电压的数值。

2.计算变比（K）：通过输入和输出电压的比值来计算变比，即K=VP/VS。

3.选择工作频率：根据应用需求和设计要求，选择合适的工作频率。

4.计算谐振电感（Lr）：谐振电感是决定变压器谐振频率的重要参数，可以通过设计公式计算得到。

5.计算谐振电容（Cr）：谐振电容也是决定变压器谐振频率的参数之一，可以通过设计公式计算得到。

6.选择磁芯和计算匝数：根据变压器的功率，选择合适的磁芯，并计算输入和输出侧的匝数。

7.计算电线直径和损耗：根据变压器的功率和电流，计算电线的直径和损耗。

编号南京航空航天大学毕业设计全桥 LLC 串联谐振 DC/DC 题目变换器学生姓名学号学院自动化学院专业电气工程与自动化班级指导教师二〇XX年X月毕业设计（论文）报告纸全桥 LLC 串联谐振 DC/DC 变换器摘要近现代随着能源价格的增高和需求的增大，工作效率的高低成为了 DC/DC 变换器比较重要的指标之一。

为了追求 DC/DC 变换器的大功率和高效率，需要不断地改进变换器的结构和器件。

传统移相全桥软开关变换器可以有较大的功率，并且可以较好的实现 ZVS，提高效率。

但是相对的却限制了负载的范围，反向二极管的恢复也成了问题并且在输入大电压时效率很低。

为了解决这些问题，本文试着研究全桥 LLC 串联谐振变换器。

本文首先简单介绍了传统移相全桥 PWM ZVS 变换器、全桥 LC 串联谐振变换器、全桥LC 并联谐振变换器和全桥 LCC 串并联谐振变换器，并指出了其中的优缺点。

在此基础上对比介绍了全桥 LLC 串联谐振变换器。

对 LLC 串联谐振全桥 DC/DC 变换器的工作原理进行了详细研究，利用基频分量近似法建立了变换器的数学模型，确定了主开关管实现 ZVS 的条件，推导了边界负载条件和边界频率，确定了变换器的稳态工作区域，推导了输入、输出电压和开关频率以及负载的关系。

之后又设计了一个变换器电路，计算了相关参数，并且对元器件进行了选择。

本文使用UC3861 进行开关控制，设计了它的闭环电路。

最后用 saber 软件分别进行了满载、半载、轻载和空载的仿真分析。

仿真结果证实了理论分析的正确性。

关键词：DC/DC 变换器，全桥，UC3861，LLCiFull bridge LLC series resonant DC/DC converterAbstractIn modern times with increasing energy prices and increased demand, the level of efficiency has become the important index of DC/DC converter. In order to pursue DC/DC converter with high power and high efficiency, the structure and device of converter is needed to be improved. The traditional phase shifted full bridge PWM ZVS converter has some bad place.It limits the load range. Reverse diode recovery has become a problem when the input voltage and high efficiency is very low. To solve these problems, we try to study the full bridge LLC series resonant converter.This paper introduces the circuit and the characteristics of the traditional phase shifted full bridge PWM ZVS converter, full bridge LC series resonant converter and the full bridge LC parallel resonant converter and the full bridge LCC series resonant converter. Then their shortcomings are pointed out. In this paper, LLC series resonant Full Bridge DC/DC converter is analyzed in detail. Based on the fundamental element simplification method, the mathematics model of the converter is obtained, and the conditions to achieve ZVS are given. Steady working region of LLC series resonant Full Bridge DC/DC is confirmed, the relations between input and output voltage depending on switching frequency and load conditions are given.Then, a converter circuit is designed, its parameters are calculated and the selected its components. This paper uses UC3861 for switching control and designed the closed-loop circuit. Finally uses the saber software to analyze some different situation of load.Finally, the simulation results are given, confirm the theoretical results are accurate.Key Words：DC/DC converter; Full bridge; UC3861; LLC目录摘要 (i)ii 第一章引言.............................................................................................................................- 1 -1.1 课题背景......................................................................................................................... - 1 -1.2 谐振变换器研究现状..................................................................................................... - 1 -1.2.1 移相全桥 PWM ZVS DC/DC 变换器.................................................................. - 1 -1.2.2 LC 串联谐振变换器............................................................................................. - 2 -1.2.3 LC 并联谐振变换器............................................................................................. - 3 -1.2.4 LCC 串并联谐振变换器....................................................................................... - 3 -1.3 本文的主要内容............................................................................................................. - 4 - 第二章全桥 LLC 串联谐振 DC/DC 变换器................................................................................ - 6 -2.1 引言................................................................................................................................. - 6 -2.1.1 拓扑图................................................................................................................... - 6 -2.1.2 全桥 LLC 谐振变换器的优缺点.......................................................................... - 6 -2.2 全桥 LLC 串联谐振变换器的原理................................................................................ - 6 -2.2.1 全桥 LLC 串联谐振变换器的等效电路.............................................................. - 6 -2.2.2 全桥 LLC 串联谐振变换器的工作区域............................................................ - 10 -2.3 全桥 LLC 串联谐振变换器的工作过程...................................................................... - 12 -2.3.1 开关管工作在区域 1（f m<f<f r）....................................................................... - 12 -2.3.2 开关管工作在区域 2（f>f r）............................................................................. - 14 -2.4 频率特性....................................................................................................................... - 16 -2.5 空载特性....................................................................................................................... - 17 -2.5 短路特性....................................................................................................................... - 18 -2.6 本章总结....................................................................................................................... - 19 - 第三章闭环控制电路的设计..................................................................................................... - 20 -3.1 UC3861 的简单介绍..................................................................................................... - 20 -3.2 UC3861 的工作原理..................................................................................................... - 21 -3.3 闭环电路的设计........................................................................................................... - 22 -3.4 本章总结....................................................................................................................... - 22 - 第四章参数设计及仿真结果..................................................................................................... - 24 -4.1 参数设计....................................................................................................................... - 24 -4.1.1 性能指标要求..................................................................................................... - 24 -4.1.2 主电路参数设计................................................................................................. - 24 -4.1.3 输出整流滤波电路............................................................................................. - 28 -4.1.4 fmax、fmin、死区时间设计.............................................................................. - 28 -4.2 saber 仿真结果.............................................................................................................. - 29 -4.2.1 满载..................................................................................................................... - 29 -4.2.2 半载..................................................................................................................... - 34 -4.2.3 轻载..................................................................................................................... - 38 -4.2.4 空载..................................................................................................................... - 40 -4.3 本章小结....................................................................................................................... - 42 - 第五章全文总结及展望........................................................................................................... - 43 - 参考文献................................................................................................................................. - 44 - 致谢..................................................................................................................................... - 45 -第一章引言1.1课题背景随着电力电子技术的发展与计算机技术的快速提升，有关 DC/DC 变换器的应用变得很普遍，对于这方面的研究也就多了起来。

LLC方案变压器设计公式及程序一、变压器设计公式在进行变压器设计的过程中，常用到以下几个公式：1.电感公式电感是变压器设计中的一个重要参数，它与绕组的匝数、磁路长度等有关，其计算公式如下：L=(N^2*μ*A)/l其中：L为电感N为绕组匝数μ为磁导率A为磁路面积l为磁路长度2.铁耗公式铁耗是变压器设计中需要考虑的一个重要参数，它与磁通密度、磁化标志、变压器磁芯的材料和尺寸有关。

常用的铁耗公式如下：Pfe = K * B^α * f^β其中：Pfe为铁耗功率K为常数B为磁感应强度α为常数f为频率β为常数3.铜耗公式铜耗是变压器设计中需要考虑的另一个重要参数，它与电流、电阻、导体长度等有关。

常用的铜耗公式如下：Pcu = I^2 * R其中：Pcu为铜耗功率I为电流R为电阻二、变压器设计程序在进行变压器设计的过程中，可以使用以下步骤进行计算和设计：1.确定变压器的额定容量和额定频率。

2.根据变压器的额定容量和额定频率，选择合适的铁心材料和导线材料。

3.根据选定的铁芯材料和导线材料，计算变压器的磁路尺寸和绕组参数。

4.计算变压器的电感、铁耗和铜耗。

5.根据变压器的额定容量和额定频率，计算变压器的磁感应强度和电流。

6.根据计算结果，优化设计，满足变压器的性能要求。

7.进行变压器的实际制造和测试。

总结：变压器设计是一项复杂的工程，需要考虑多个参数和因素。

在设计过程中，需要使用电感公式、铁耗公式和铜耗公式等进行计算。

设计程序可以按照一定的步骤进行，最终得到满足变压器性能要求的设计方案。

每个具体的设计任务可能有不同的要求和考虑因素，因此具体的设计公式和程序可能会有所不同。

在实际应用中，还需要根据具体情况进行调整和优化。

LLC变压器设计中可能遇到的问题解析
LLC 变压器设计中可能遇到的问题解析
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。

- 空载电压的问题:
为什么我的轻载电压或空载电压偏高很多?
这个问题的因素也比较多。

其中之一是当付边的绕组的匝数或层数较多的时候，层间或匝间寄生电容和付边的漏感发生一个寄生的振荡，轻载的时候，这个振铃的幅度会达到很高，导致输出电压比设计的要高许多。

我们可以通过付边每绕一层后加绕一层胶带来减低寄生电容，正向的和反向的绕组不采用通常的并绕方式，而采用分层的绕法来抑制这种寄生振荡。

- 线径的选择问题:
为什么老化的时候测到的绕组温度很高?
LLC 变压器工作在高频模式下，交变磁场下的导体除了我们所熟知的趋附效应(Skin effect)外，还会反生一个接近效应(Proximity effect)。

趋附效应是导体本身磁场对自己的影响，而接近效应是相邻导体产生的磁场对它的影响。

和反激的变压器不同，LLC 的变压器原边的绕组都绕在一边，电流都是同一个方向，随着绕组层数的增加，接近效应就愈发明显，因而我们就需要选用更细的线径和更多的股数来解决问题。

- 变压器的饱和问题：
我的变压器设计的工作磁感应强度Bm 并不高，为什么我的LLC 变压器磁芯。