LLC变换器的设计想法
LLC变换器中的变压器设计
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
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 精品
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
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。
LLC变换器中的变压器设计
取整数匝3匝，则初级匝数调整为Np=nNs=9x3=27匝 相应的磁密变为 Bmax=29/27*0.16=0.17T （4）计算初、次级线径 由于变压器次级输出电流呈半正弦波形，次级为全波中心抽头结构，所以次级电 流有效值可近视求得Is=0.8xI0=0.8x14.6=11.7A 初级电流有效值为Ip= I0/n= 14.6/9 =1.62A
选取磁芯EPC39/39/16 （2）计算初级匝数
Np
Ae Aw 1.481.94 2.87cm4
其中，Ae是变压器芯的横截面积；Bmax是交流磁通密度，考虑到磁芯之损耗暂 选取0.16T （3）计算次级线圈数
Ns Np n 29 3.22匝 9
n(V0 VF ) 9 (24 0.7) 29匝 4 f min Bmax Ae 4 80000 0.16 1.48 104
初级线径
次级线径
d s 1.13
d p 1.13
Is 11.7 1.13 2.0 J 3.5
Ip J 1.13 1.62 0.8 3.5
实际选取Φ0.15x30
实际选取Φ0.2x100
[第七步]变压器构造 在第五步中，确定了变压器的参数 Lp和Lr 。 Lp和 Lr 是可以分别利用次级线圈开路和短路，在初级测量 的。由于LLC变换器设计需要一个相对大的Lr ，一般 采用增加初次级之间的耦合来实现。常见结构如图 （6）所示，以获得理想的Lr 值。对于这两种结构， 线圈数和绕线结构是决定Lr大小的主要因素，而变压 器芯的气隙度不会影响Lr太多。但是，通过调整气隙 长度却可以轻松调节Lp。 在LLC谐振变压器设计中，这种变压器绕法法，能够将磁 性元件集中到一个单独的磁芯中，从而节省了一个磁 性元件，但是Lr 在实际变压器设计中是不容易控制的。 因此，设计谐振网络有时需要利用变压器制造后实际 测得的 Lr 值，或者增加一个谐振电感，和谐振电容 串联，获得理想的Lr 值。
llc谐振变换器的设计目标及内容
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llc变压器的设计与计算
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
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。
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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。