LLC諧振變壓器設(shè)計(jì)(參考Fairchild原理)

1、LLC諧振腔之元件設(shè)計(jì)公式項(xiàng)目符號(hào)單位公式輸入額定電壓(PFC級(jí)）Vin-norV400輸入電壓最小值Vin-minV353.266859Vin-min=(Vin-nor2-2*Pin-max*THU*10-3/(CDL*10-6)0.5輸入電壓最大值Vin-maxV420Vin-max=Vin-nor*(1+5)PFC 輸出端的直流環(huán)節(jié)電容CDLuF150保持時(shí)間要求THUms17主要輸出額定電壓Vo1V42主要輸出電流額定值Io1A3.5次要輸出額定電壓Vo2V0次要輸出電流額定值Io2A0VCC電壓VccV18VCC電流額定值IccA0.03次級(jí)輸出整流管的壓降VFV0.9選擇Q值Q0.

2、44在最小輸入電壓Vin-min下的最大電壓增益Gmax的基礎(chǔ)上考慮10的余量（即1.1*Mmax),然后根據(jù)所選定的K值，從圖12的峰值增益曲線上得到Q值設(shè)定諧振頻率f0kHz100預(yù)估效率0.95對(duì)于低壓輸出應(yīng)用場(chǎng)合，Eff 一般取0.880.92；對(duì)于高壓輸出應(yīng)用場(chǎng)合，Eff 一般取0.920.96設(shè)定K值K7一般，K 取510額定輸出功率PoW147.54Po=Vo1*Io1+Vo2*Io2+Vcc*Icc計(jì)算最大輸入功率Pin-maxW155.3052632Pin-max=Po/最小電壓增益Gmin1.142857143Gmin=(K+1)/K最大電壓增益Gmax1.35874619

3、4Gmax=(Vin-max/Vin-min)*Gmin計(jì)算變壓器匝比（橋式整流）nb5.479452055nb=(Vin-max/(2*(Vo1+2*VF)*Gmin計(jì)算等效負(fù)載阻抗（橋式整流）Racb290.9734213Racb=(8*nb2/3.14159262)*Vo12/Po計(jì)算諧振電容（橋式整流）CrbnF12.43123115Cr=1*109/(2*3.1415926*Q*f0*103*Racb)計(jì)算諧振電感（橋式整流）LrbuH203.76338Lrb=1/(2*3.1415926*f0)2*Crb*10-9)計(jì)算變壓器原邊電感（橋式整流）LpbuH869.3904214Lp

4、=(K+1)2/(2*K+1)*Lrb計(jì)算變壓器匝比（中心抽頭）nc5.594405594nc=(Vin-max/(2*(Vo1+VF)*Gmin (注：nc是相對(duì)于次級(jí)帶中心抽頭的整個(gè)繞組來(lái)說(shuō)的）計(jì)算等效負(fù)載阻抗（中心抽頭）Racc303.3101593Racc=(8*nc2/3.14159262)*Vo12/Po計(jì)算諧振電容（中心抽頭）CrcnF11.92560733Cr=1*109/(2*3.1415926*Q*f0*103*Racc)計(jì)算諧振電感（中心抽頭）LrcuH212.4025727Lrc=1/(2*3.1415926*f0)2*Crc*10-9)計(jì)算變壓器原邊電感（中心抽頭）L

5、pcuH906.2509767Lp=(K+1)2/(2*K+2)*Lrc所選變壓器磁芯的規(guī)格參數(shù)EER3541變壓器磁芯的橫截面積Aemm2107查表設(shè)定磁通密度的最大擺幅B0.25B可以取0.250.3T正常轉(zhuǎn)換比率Mnor0.105Mnor=Vo1/Vin-nor 等效匝比4.761904762=1/(2*Mnor)最大轉(zhuǎn)換比率Mmax0.118890292Mmax=Vo1/Vin-min 計(jì)算最小輸入電壓和最大的負(fù)載時(shí)的最大Q值Qmax10.428690884Qmax1=(1/K)*(1/(2*Mmax)*(2*Mmax)2/(2*a*Mmax)2-1)+K)0.5選擇一合適的Q值Qs0

6、.385821795Qs=0.9*Qmax1最小的歸一化頻率Xmin0.659126378Xmin=(1/(1+K*(1-1/(2*a*Mmax)(1+(Qs/Qmax1)4)0.5最小頻率fsminKHz65.91263777fsmin=f0*Xmin計(jì)算變壓器初級(jí)的最小匝數(shù)（橋式整流）NpbminTs68.05950209Npmin=nb*(Vo1+2*VF)/(2*fsmin*103*B*Ae)計(jì)算變壓器初級(jí)的最小匝數(shù)（中心抽頭）NpcminTs69.48732382Npmin=nc*(Vo1+2*VF)/(2*fsmin*103*B*Ae)然后，選擇次級(jí)線圈數(shù)，保證初級(jí)線圈數(shù)大于變壓器

7、初級(jí)的最小匝數(shù)（即Npb或Npc=nb或nc*Nsb或NscNpbmin或Npcmin）對(duì)于可組合線軸變壓器，線圈數(shù)和繞線結(jié)構(gòu)是決定Lr大小的主要因素，而變壓器磁芯的氣隙長(zhǎng)度不會(huì)影響Lr 太多。但是，通過(guò)調(diào)整氣隙長(zhǎng)度卻可以輕松控制Lp變壓器原邊礪磁電感（橋式整流）LmbuH665.6270413Lmb=Lpb-Lrb變壓器原邊礪磁電感（中心抽頭）LmcuH693.848404Lmc=Lpc-Lrc計(jì)算諧振電容器均方根電流（橋式整流）ICrbRMSA0.953738874ICrbRMS=(3.1415926*Io1/(2*20.5*nb)2+(nb*(Vo1+2*VF)/(4*20.5*f0*1

8、03*Lmb*10-6)2)0.5正常工作中諧振電容的最大電壓VcrbmaxV382.6833557VCrmaxVinmax/2+20.5*ICrbRMS/(2*3.1415926*f0*Crb*10-6)計(jì)算諧振電容器均方根電流（中心抽頭）ICrcRMSA0.9341415ICrcRMS=(3.1415926*Io1/(2*20.5*nc)2+(nc*(Vo1+2*VF)/(4*20.5*f0*103*Lmc*10-6)2)0.5正常工作中諧振電容的最大電壓VcrcmaxV386.3060835VCrcmaxVinmax/2+20.5*ICrcRMS/(2*3.1415926*f0*Crc*

9、10-6)考慮10的余量= 1.494620813LLC諧振腔之元件設(shè)計(jì)公式公式Vin-min=(Vin-nor2-2*Pin-max*THU*10-3/(CDL*10-6)0.5Vin-max=Vin-nor*(1+5)在最小輸入電壓Vin-min下的最大電壓增益Gmax的基礎(chǔ)上考慮10的余量（即1.1*Mmax),然后根據(jù)所選定的K值，從圖12的峰值增益曲線上得到Q值對(duì)于低壓輸出應(yīng)用場(chǎng)合，Eff 一般取0.880.92；對(duì)于高壓輸出應(yīng)用場(chǎng)合，Eff 一般取0.920.96一般，K 取510Po=Vo1*Io1+Vo2*Io2+Vcc*IccPin-max=Po/Gmin=(K+1)/Knb

10、=(Vin-max/(2*(Vo1+2*VF)*GminRacb=(8*nb2/3.14159262)*Vo12/PoCr=1*109/(2*3.1415926*Q*f0*103*Racb)Lrb=1/(2*3.1415926*f0)2*Crb*10-9)Lp=(K+1)2/(2*K+1)*Lrbnc=(Vin-max/(2*(Vo1+VF)*Gmin (注：nc是相對(duì)于次級(jí)帶中心抽頭的整個(gè)繞組來(lái)說(shuō)的）Racc=(8*nc2/3.14159262)*Vo12/PoCr=1*109/(2*3.1415926*Q*f0*103*Racc)Lrc=1/(2*3.1415926*f0)2*Crc*10

11、-9)Lp=(K+1)2/(2*K+2)*LrcEER3541查表B可以取0.250.3TMnor=Vo1/Vin-nor =1/(2*Mnor)Mmax=Vo1/Vin-min Qmax1=(1/K)*(1/(2*Mmax)*(2*Mmax)2/(2*a*Mmax)2-1)+K)0.5Qs=0.9*Qmax1Xmin=(1/(1+K*(1-1/(2*a*Mmax)(1+(Qs/Qmax1)4)0.5fsmin=f0*XminNpmin=nb*(Vo1+2*VF)/(2*fsmin*103*B*Ae)Npmin=nc*(Vo1+2*VF)/(2*fsmin*103*B*Ae)然后，選擇次級(jí)線圈數(shù)，保證初級(jí)線圈數(shù)大于變壓器初級(jí)的最小匝數(shù)（即Npb或Npc=nb或nc*Nsb或NscNpbmin或Npcmin）對(duì)于可組合線軸變壓器，線圈數(shù)和繞線結(jié)構(gòu)是決定Lr大小的主要因素，而變壓器磁芯的氣隙長(zhǎng)度不會(huì)影響Lr 太多。但是，通過(guò)調(diào)整氣隙長(zhǎng)度卻可以輕松控制LpLmb=Lpb-LrbLmc=Lpc-LrcICrbRMS=(3.1415926*Io1/(2*20.5*nb)2+(nb*(Vo1+2*VF)/(4*20.5*f0*103*Lmb*10-6)2)0.5V