PDF《半桥 LLC 型谐振变换器的高频变压器设计》

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9 收稿日期:2

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2 4 半桥L L C型谐振变换器的高频变压器设计 赵慧超,张青利,刘洪昌,颜湘武 ( 华北电力大学 电气与电子工程学院,河北 保定

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0 0 ) 摘要:高频变压器作为半桥 L L C 型谐振变换器的核心组件,其设计将影响开关电源的损耗、输出电压的稳定性 及发热量等.针对5 kW 高频变压器的设计,介绍了高频变压器磁芯选型原则,采用面积乘积法( a r e a p r o d u c t , A P) 确定了绕组导线型号和磁芯类型,通过进一步优化计算得到了绕组匝数、变压器损耗及其他相关参数.最终 确定的高频变压器参数为:原副边侧绕组导线为1 8号导线,磁芯型号为 E E -

1 0 0,变压器变比为0 .

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7 5,原副 边匝数分别为5 9和8 0匝,变压器损耗为1

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7 W. 关键词:L L C 半桥谐振变换器;

高频变压器;

A P法;

优化设计;

损耗分析 中图分类号:T K

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3 文献标志码:A 文章编号:1

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0 X(

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1 2 )

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0 5 H i g h F r e q u e n c y T r a n s f o r m e r D e s i g n f o r H a l f B r i d g e L L C T y p e R e s o n a n t C o n v e r t e r ZHAO H u i c h a o , ZHANG Q i n g l i , L I U H o n g c h a n g ,YAN X i a n g w u ( E l e c t r i c a n d E l e c t r o n i c E n g i n e e r i n g C o l l e g e o f N o r t h C h i n a E l e c t r i c P o w e r U n i v e r s i t y , B a o d i n g ,H e b e i

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0 0, C h i n a ) A b s t r a c t :A s a k e y c o m p o n e n t o f h a l f b r i d g e L L C r e s o n a n t c o n v e r t e r , h i g h f r e q u e n c y t r a n s f o r m e r d e s i g n m a y a f f e c t l o s s , s t a b i l i t y o f o u t p u t v o l t a g e a n d h e a t v a l u e o f s w i t c h p o w e r s u p p l y .T h e r e f o r e , t h i s p a p e r a i m s a t d e s i g n f o r

5 kW h i g h f r e - q u e n c y t r a n s f o r m e r , i n t r o d u c e s t y p e s e l e c t i o n p r i n c i p l e s f o r h i g h f r e q u e n c y t r a n s f o r m e r c o r e s a n d t a k e s a r e a p r o d u c t m e t h o d t o d e t e r m i n e t y p e s o f w i n d i n g w i r e s a n d c o r e s . B y f u r t h e r o p t i m i z a t i o n c a l c u l a t i o n i t g e t s n u m b e r s o f w i n d i n g s , t r a n s f o r m e r l o s s a n d o t h e r r e l e v a n t p a r a m e t e r s . F i n a l h i g h f r e q u e n c y t r a n s f o r m e r p a r a m e t e r s i n c l u d e t h a t t y p e o f f o r m e r v i c e s i d e w i n d - i n g w i r e i s N o .

1 8, t y p e o f c o r e i s E E -

1 0 0, t r a n s f o r m e r r a t i o i s

0 .

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7 5, f o r m e r v i c e s i d e w i n d i n g n u m b e r s a r e

5 9 a n d

8 0 r e - s p e c t i v e l y a n d t r a n s f o r m e r l o s s i s

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7 W. K e y w o r d s : L L C h a l f b r i d g e r e s o n a n t c o n v e r t e r ;

h i g h f r e q u e n c y t r a n s f o r m e r ;

A P m e t h o d ;

o p t i m i z a t i o n d e s i g n;

l o s s a n a l y s i s 随着开关电源技术的不断发展,电源装置向小 型化、轻量化方向发展,电源的开关频率也逐渐高 频化,但在传统硬开关方式下将使开关损耗增加, 影响效率.软开关技术的出现则在一定程度上缓解 了这种矛盾[ 1] .半桥 L L C 型谐振变换器以其结构 简单,效率高、功率密度大、体积小,重量轻,控 制精度高等诸多优点在通信电源领域备受关注,广 泛应用于航天,电子,通信,电动汽车充电站等领 域.近年来随着电动汽车的崛起与发展,开关电源 在电动汽车充电站方面得到了十足的发展与推广. 在实际应用中,开关电源的核心器件高频变压器的 设计和制作尤为重要,因为高频变压器的设计不合 理或者制作工艺的不足等问题致使开关电源损耗过 大,输出电压不稳定,发热量过大,甚至导致开关 电源损坏等情况频繁出现.因此,开关电源变压器 的设计与制作是制作开关电源的重要环节之一. 本文首先介绍了半桥 L L C 型谐振变换器的拓 扑结构,然后详细分析了半桥 L L C 型谐振变换器 的高频变压器的设计过程,采用 A P法针对5 kW 高频变压器进行理论计算与优化设计.