半桥LLC谐振变换器高频变压器设计与损耗分析

"本文主要介绍了高频变压器在半桥LLC型谐振变换器中的设计方法，特别是磁芯类型的选定和设计参数的计算。通过面积乘积法（Area Product, AP）来确定绕组导线型号和磁芯类型，并对变压器的损耗进行了分析。" 在电子设计领域，高频变压器是开关电源中至关重要的组成部分，它直接影响到电源的效率、输出电压的稳定性和热管理。在设计5kW高频变压器时，首先需要考虑的是磁芯的选择。在本文中，作者讨论了高频变压器磁芯类型的选定，重点是锰锌铁氧体磁芯，这是一种属于铁粉磁芯范畴的材料。 计算变压器的总视在功率是设计过程中的关键步骤。由于副边侧采用全桥整流电路，变压器副边的视在功率Ps1可以通过公式(4)计算，其中UD是整流二极管的正向导通压降，Is是副边电流，Po是输出功率。在给定的例子中，Ps1被计算为5025W。而原边侧采用半桥转换电路，其视在功率Ps2等于输入功率Pin除以转换效率η。考虑到效率η=0.98，Ps2被计算为5127.55W。因此，变压器总的视在功率Ps是两者的和，即10152.55W。 接下来，文章提到如何计算变压器磁芯的面面积Ap。对于锰锌铁氧体磁芯，电流密度比例系数Kj和常数X根据特定磁芯的数据确定。考虑到方波输入电压，波形系数Kf取4。文章指出，原、副边侧绕组选用18号导线，其导线裸面积与总面积的比例为0.88，填充系数S2取0.61，用于计算可用窗口面积。 通过这些计算和选取合适的磁芯类型，可以进一步优化变压器的绕组匝数、损耗和其他相关参数。在案例中，最终确定的高频变压器参数为：原、副边绕组导线均使用18号导线，磁芯型号为EE-100，变比为0.7375，原边和副边的匝数分别为59和80匝，变压器的损耗为16.187W。 本文提供了关于高频变压器设计的详细步骤，包括磁芯选择、功率计算和优化设计方法，对于理解和实践开关电源设计具有指导意义。