基于PCB变压器的DC/DC变换器设计

作     者：宋佳伦 

作者单位：沈阳工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：白保东

授予年度：2020年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：LLC谐振变换器 PCB变压器 磁场分析 温度场分析 

摘      要：随着电力电子器件的快速发展,电力变换装置朝着高功率密度、高效率、低重量的方向发展,开关管的通断频率大幅增加,在高频条件下,传统高频变压器由于绕组形式及绕制方式的缺陷,产生严重的趋肤效应,同时寄生参数受绕制工艺影响较大,严重影响着变换器趋于小型化。针对以上情况,本文基于全桥LLC谐振式DC/DC变换器设计一款印制电路板(PCB)式平面变压器,用以代替传统高频变压器来改善上述情况,同时减小电磁干扰,提高能量的转换效率,主要工作如下:本文首先阐述了谐振变换器拓扑和平面变压器的发展现状,详细的介绍了LLC谐振变换器的工作原理,以及在不同开关频率下拓扑的工作特性。接下来,针对给定参数对4kW谐振变换器的参数进行设计,并具体的叙述了设计过程,然后通过PSIM软件,搭建主拓扑及控制电路,分析变换器在不同外部工作条件下的仿真结果,以验证LLC谐振电路的工作特性以及设计的合理性。最后,基于上述4kW谐振变换器,设计一款PCB变压器,针对磁芯类型、匝数、印制线绕组等参数给出了计算过程,并给出了具体设计参数,然后通过有限元软件COMSOL对PCB变压器的磁场和温度场进行仿真,分析额定工况下PCB变压器的漏磁及温升是否符合要求,以验证设计的合理性。