LLC變壓器設計中可能遇到的問(wèn)題解析

LLC變壓器設計中可能遇到的問(wèn)題解析

LLC拓撲的諧振式變換器有著(zhù)零電壓開(kāi)關(guān)、器件的電壓應力低等特點(diǎn)，非常適合在一些高效大功率電源的應用上。近來(lái)隨著(zhù)LLC諧振式電源的廣泛應用，越來(lái)越多的人問(wèn)到我關(guān)于LLC變壓器的設計問(wèn)題，我在這里例舉了幾個(gè)有代表性的問(wèn)題，供大家在設計的時(shí)候做參考。

- 空載電壓的問(wèn)題:

為什么我的輕載電壓或空載電壓偏高很多?

這個(gè)問(wèn)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(shí)候，層間或匝間寄生電容和付邊的漏感發(fā)生一個(gè)寄生的振蕩，輕載的時(shí)候，這個(gè)振鈴的幅度會(huì )達到很高，導致輸出電壓比設計的要高許多。我們可以通過(guò)付邊每繞一層后加繞一層膠帶來(lái)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(lái)抑制這種寄生振蕩。

- 線(xiàn)徑的選擇問(wèn)題:

為什么老化的時(shí)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(chǎng)下的導體除了我們所熟知的趨附效應(Skin effect)外，還會(huì )反生一個(gè)接近效應(Proximity effect)。趨附效應是導體本身磁場(chǎng)對自己的影響，而接近效應是相鄰導體產(chǎn)生的磁場(chǎng)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(gè)方向，隨著(zhù)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(xiàn)徑和更多的股數來(lái)解決問(wèn)題。

- 變壓器的飽和問(wèn)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(gè)特點(diǎn)就是Q值問(wèn)題，在這里Q值是大于1的，因而就會(huì )有實(shí)際加在變壓器上的電壓要比輸入電壓高的問(wèn)題，因而在設計變壓器的時(shí)候就必須考慮到這一點(diǎn)，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(shí)候，開(kāi)關(guān)頻率也比較高，諧振回路的增益也比較低，飽和的問(wèn)題不大;但當輸入是低壓的時(shí)候，開(kāi)關(guān)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(wèn)題。因而在計算變壓器需要的最小匝數時(shí)，就必須乘上一個(gè)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。

- 變壓器原副邊匝數問(wèn)題:

為什么實(shí)際的工作頻率和我設計的工作頻率點(diǎn)偏離很多?

這個(gè)問(wèn)題牽扯的原因很多，不太好分析。但我觀(guān)察很多設計過(guò)程中，大家都是先設計好原邊的匝數后，根據變比來(lái)計算付邊匝數。這樣一來(lái)會(huì )有個(gè)問(wèn)題，就是計算出來(lái)的付邊匝數大都不是整數，大家都喜歡四舍五入來(lái)取整，這樣就帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題。由于付邊的匝數很少，四舍五入引起的誤差比率就會(huì )很大。在這里，我們可以根據計算出來(lái)的付邊匝數選擇一個(gè)合適的整數，通過(guò)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(lái)的誤差就相對較小。