PDF《LLC 变压器设计计算》

1 LLC 变压器设计计算

一、 输入电压范围:V _ = 420V ,V _ = 320V 额定输入电压:V _ = 400V 额定输出电压和电流:V = 14V、I = 20A

二、 选择谐振频率和工作区域: 谐振频率:f =

100 额定输入输出时电源工作f .

详细参数计算

1、 理论匝比 n = V _

2 V + V = V _

2 ? (V + V ) =

400 2 ? (14 + 0.5) = 13.793

2、 最高、最低输入电压的增益 G =

2 ? n ? V + V V =

2 ? 13.793 ?

14 + 0.5

420 = 0.952 G =

2 ? n ? V + V V =

2 ? 13.793 ?

14 + 0.5

320 = 1.249

3、 计算负载电阻与反射电阻 = =

14 20 = 0.7 = ?

8 ? =

8 ? ? =

8 ? 13.793 ? 0.7 = 108.055

1 5

4 6

0 0

1 5

4 6

0 0

2

4、 取K值==6k值选 3~7 之间可以接受,k 值选大,会增大频率范围,较 小的 k 值可以减小频率范围,但是轻载效率较低.k 值越小,获 得相同增益的频率变化范围越窄 k 值越大,获得相同增益的频 率变化范围越宽. k 值越大,MOSFET 在 附近的导通损耗和开关损耗越低.为 了获得较好的环路调整和较高的效率、较低的文波,以及轻载电 压的稳定,个人经验选择 k = 6.

5、 计算 Q、 = = =

8 ? ? ? = 0.95 ? ? + ?

1 = 0.95

6 ? 1.249 ?

6 + 1.249 1.249 ?

1 = 0.375 由于: =

8 8 +

2 ↑? ↓ K 值固定后,在保证 ZVS 的条件下尽量选用大的 Q 值.

1 5

4 6

0 0

1 5

4 6

0 0

3 =

1 + (1 ?

1 ) =

100 1 +

6 ? (1 ?

1 1.249 ) = 56.309 =

1 + (1 ?

1 ) =

100 1 +

6 ? (1 ?

1 0.95 ) = 120.894 =

1 2 ? ? ? =

10 2 ?

100 ? 108.055 ? 0.3757 = 39.204 L = ?

2 ? =

10 ? 0.3757 ? 108.055

2 ?

100 = 64.61 L = ? =

6 ? 64.61 = 387.66 由于实际选型时,电容规格组合一定,所以选择合适的 值, 再推算其它参数. 选择 =

33 假设 一定,则其它参数推算如下: =

1 2 ? ? ? =

10 2 ?

100 ? 108.055 ?

33 = 0.4463 关于 Q 值的考虑: 当Q>1 时,反馈微小的变化量会引起比较大的输出变化,因而往 往会导致回路震荡, 因此实际工作时 Q 要小于 1,工作在负反馈状态下,所以一般实际 应用上选取的 L 值对应的

1 5

4 6

0 0

1 5

4 6

0 0

4 Q 是小于

1 的.如果在已经设计好的回路中 Q 值大于 1,就往往会 产生工作不稳定的现象, 或者输出环路不稳定,且输出纹波较高(LLC 电路对前级无衰减) . 由于 = ? ,则有: =

1 4 ? ? = ?

2 ? =

10 ? 0.4463 ? 108.055

2 ?

100 = 76.75 L = ? =

6 ? 76.75 = 460.5 = ( ) 不变, = ( ) ,K 值不变. (注:由于反推一些参数,可以明显发现最初设定的最大增益 和最小输入电压 _ 改变了,但是对于变换器来说,此 改变可以接受. ) 考虑实际问题,主变压器采取夹绕方式,考虑本身漏感为 1%,故真正的 取值需要变小一点. 综上,取=33 , =

75 , =

465 即K = = =6.2

6、 核算 > = _ =

103 ?

420 4 ? 120.8941 ? (75 + 465) = 1.6083 =

2 + _ =

500 ? 10?2 ?

420 200 ? 10?9 = 1.05 > (如不满足需要降低 Q 或增大 + )

1 5

4 6

0 0

1 5

4 6

0 0

5

7、 实际变比 13.793 ? . . =14.8631

8、 初级最小匝数 _ = ( + )

2 ? ? ? =

103 ? 14.8631 ? (14 + 0.5)

2 ? 79.5938 ? 0.4 ?

97 = 34.8928 根据实际变压器尺寸选择 =

44 、 =

3 、 = 14.666

9、 初级电流有效值 = ? +

8 = ? . ? . * ? +

8 = 1.52163

10、 MOSFET 电压、电流最大值、电流有效值 V = _ =

420 I _ = = 1.2 ? = 1.8259 I _ = √2 = 1.1066 P _ = _ = 1.2245

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4 6