LLC谐振变压器设计(参考Fairchild原理)

LLC谐振腔之元项目符号单位
输入额定电压(PFC级）V in-nor V400
输入电压最小值V in-min V353.266859
输入电压最大值V in-max V420 PFC 输出端的直流环节电容C DL uF150
保持时间要求T HU ms17
主要输出额定电压V o1V42
主要输出电流额定值I o1A 3.5
次要输出额定电压V o2V0
次要输出电流额定值I o2A0 VCC电压V cc V18 VCC电流额定值I cc A0.03
次级输出整流管的压降V F V0.9
选择Q值Q0.44
设定谐振频率f0kHz100
预估效率η0.95
设定K值K7
额定输出功率Po W147.54
计算最大输入功率P in-max W155.3052632
最小电压增益G min 1.142857143
最大电压增益G max 1.358746194
计算变压器匝比（桥式整流）n b 5.479452055
计算等效负载阻抗（桥式整流）R acbΩ290.9734213
计算谐振电容（桥式整流）C rb nF12.43123115
计算谐振电感（桥式整流）L rb uH
203.76338计算变压器原边电感（桥式整流）L pb uH 869.3904214
计算变压器匝比（中心抽头）
n c 5.594405594计算等效负载阻抗（中心抽头）
R acc Ω303.3101593计算谐振电容（中心抽头）
C rc nF 11.92560733计算谐振电感（中心抽头）L rc uH 212.4025727
计算变压器原边电感（中心抽头）L pc
uH 906.2509767所选变压器磁芯的规格参数
变压器磁芯的横截面积
A e mm 2107设定磁通密度的最大摆幅
ΔB 0.25正常转换比率
M nor 0.105等效匝比а
а 4.761904762最大转换比率M max 0.118890292
计算最小输入电压和最大的负载时的最大Q值Q max10.428690884
选择一合适的Q值Q s 0.385821795
最小的归一化频率
X min 0.659126378最小频率f s min KHz
65.91263777计算变压器初级的最小匝数（桥式整流）N pb min Ts
68.05950209计算变压器初级的最小匝数（中心抽头）N pc min Ts 69.48732382
变压器原边砺磁电感（桥式整流）L mb
uH 665.6270413变压器原边砺磁电感（中心抽头）L mc
uH 693.848404计算谐振电容器均方根电流（桥式整流）
I Crb RMS A 0.953738874正常工作中谐振电容的最大电压V crb max
V 382.6833557对于可组合线轴变压器，线圈数和绕线结构是决定Lr大小的主要因素，而可以轻松控制Lp
然后，选择次级线圈数，保证初级线圈数大于变压器初级的最小匝数（即
pb 或N pc =n b 或n c *N sb 或N sc ＞N pb m
计算谐振电容器均方根电流（中心
I Crc RMS A0.9341415抽头）
正常工作中谐振电容的最大电压V crc max V386.3060835
腔之元件设计公式
公式
V in-min=(V in-nor^2-2*P in-max*T HU*10^-3/(C DL*10^-6))^0.5
V in-max=V in-nor*(1+5％)
在最小输入电压V in-min下的最大电压增益G max的基础上考虑10％的余量（即1.1*M max),然后根据所选定的K值，从图12的峰值增益曲线上得到Q值
对于低压输出应用场合，Eff 一般取0.88~0.92；对于高压输
出应用场合，Eff 一般取0.92~0.96
一般，K 取5~10
P o=V o1*I o1+V o2*I o2+V cc*I cc
P in-max=P o/η
G min=(K+1)/K
G max=(V in-max/V in-min)*G min考虑10％的余量=1.494620813
n b=(V in-max/(2*(V o1+2*V F)))*G min
R acb=(8*n b^2/3.1415926^2)*V o1^2/P o
Cr=1*10^9/(2*3.1415926*Q*f0*10^3*R acb)
L rb=1/((2*3.1415926*f0)^2*C rb*10^-9)
Lp=((K+1)^2/(2*K+1))*L rb
n c=(V in-max/(2*(V o1+V F)))*G min (注：n c是相对于次级带中心抽头的整个绕组来说的）R acc=(8*n c^2/3.1415926^2)*V o1^2/Po
Cr=1*10^9/(2*3.1415926*Q*f0*10^3*R acc)
L rc=1/((2*3.1415926*f0)^2*C rc*10^-9)
Lp=((K+1)^2/(2*K+2))*Lrc
EER3541
查表
ΔB可以取0.25~0.3T
M nor=V o1/V in-nor
а=1/(2*M nor)
M max=V o1/V in-min
Q max1=(1/K)*(1/(2*а*M max))*(((2*а*M max)^2/((2*a*M max)^2-1))+K)^0.5
Q s=0.9*Q max1
X min=(1/(1+K*(1-1/(2*a*M max)^(1+(Q s/Q max1)^4))))^0.5
f s min=f0*Xmin
N p min=n b*(V o1+2*V F)/(2*f s min*10^3*ΔB*A e)
N p min=n c*(V o1+2*V F)/(2*f s min*10^3*ΔB*Ae)
数（即N pb或N pc=n b或n c*N sb或N sc＞N pb min或N pc min）
素，而变压器磁芯的气隙长度不会影响Lr 太多。

但是，通过调整气隙长度却L mb=L pb-L rb
L mc=L pc-L rc
I Crb RMS=((3.1415926*I o1/(2*2^0.5*n b))^2+(n b*(V o1+2*V F)/(4*2^0.5*f0*10^3*L mb*10^-
6))^2)^0.5
V Cr max≈V in max/2+2^0.5*I Crb RMS/(2*3.1415926*f0*C rb*10^-6)
I Crc RMS=((3.1415926*I o1/(2*2^0.5*n c))^2+(n c*(V o1+2*V F)/(4*2^0.5*f0*10^3*L mc*10^-
6))^2)^0.5
V Crc max≈V in max/2+2^0.5*I Crc RMS/(2*3.1415926*f0*C rc*10^-6)。