飞兆LLC方案变压器设计公式及程序

FAN7621 制作人： 肖工 QQ：850797092 E-mail:xiao163yan@163.com 注：飞兆LLC有：FSFR1700/FSFR1800/FSFR1900/FSFR2000/FSFR2100及FAN7621，控制原理相同，以下计算公式通用。 FAN7321--LLC参数计算 中文解释 具体数值 英文简称 单位 相关公式及应用取值 须输入数值 最高输入电压Vinmax 380 Vindcmax Vdc /// 须输入数值 最低输入电压Vinmin 340 Vindcmin Vdc /// 须输入数值 整流二极管压降Vf 0.7 Vf Vdc /// 须输入数值 输出电压Vo 24.2 Vout Vdc /// 须输入数值 输出电流Io 11 Io A /// 须输入数值 输入功率Pin 302.5 Pin W Pin：实测输入功率值 须输入数值 谐振频率Fr 82000 Fr Hz Fr取值范围：（50~150）*1000较佳 须输入数值 开关频率错移值Fc 5000 Fc Hz 注：Fswmin≥Fr; 输出中间数值 芯片最低开关频率Fswmin 87000 Fswmin Hz Fswmin=Fc+Fr 输出中间数值 输出功率Po 266.2 Po W Po=Vo*Io 输出中间数值 LLC电路转换效率η 0.88 η // η=Po/Pin 过程值 中间计算公式Vina 366 Vina Vdc Vina=[0.65*(Vindcmax-Vindcmin)+Vindcmin] 过程值 中间计算公式Vouta 49.8 Vouta Vdc Vouta=(2Vout+2Vf) 输出中间数值 变压器匝比n 7.3493975904 n // n=Vina/Vouta 须输入数值 峰值增益k 5.5 k // k取值范围：3~~7，依右图查询 须输入数值 品质因数Q 0.8 Q // Q取值范围：0.3~~1.2,依右图查询 输出中间数值 最小电压增益Mmin 1.3272727273 Mmin // Mmin=(k+1.8)/k 输出中间数值 最大电压增益Mmax 1.4834224599 Mmax // Mmax=Mmin*(Vinmax/Vinmin) 须输入数值 变压器工作效率η1 0.95 η1 // η1取值范围：0.85~0.99 输出中间数值 输出等效直流电阻Ro 2.2 Ro Ω Ro=Vo*Vo/Po Rac=8*n*n*Vo*VO*η1/Po/л/л 输出中间数值 变压器初级等效阻抗Rac 91.5039891698 Rac // Rac=8*n*n*Ro*η1/л/л 输出中间数值 谐振电容值Cr 0.0000000265 Cr F Cr=1/(6.283*Q*Fr*Rac) 过程值 谐振电容值Cra 26.5148438056 Cra uF Cra=Cr*1000000000 输出中间数值 谐振漏感Lr 0.0001420712 Lr H 1/(39.48*Fr*Fr*Cr) 过程值 谐振漏感Lra 142.0712096162 Lra uH Lra=Lr*1000000 输出中间数值 励磁电感Lp 0.0005914824 Lp H Lp=(k+1.8)*(k+1.8)*Lr/(2k+1.8) 过程值 励磁电感Lpa 591.4824031601 Lpa uH Lpa=Lp*1000000 须输入数值 电感系数Al 0.55 Al uH/n2 Al=L/(Np*Np)（单位：nH/匝数平方），研磨气隙的磁芯后数据 须输入数值 磁通密度ΔBm 0.35 Bm Ts 关系磁芯损耗的，取值范围：0.15~0.5 输出中间数值 最小初级匝数Npmin 32.7936358338 Npmin // Npmin=Lpa/Al 过程值 磁芯中间柱面积Ae 0.0000942074 Ae m2 Ae=n*(Vo+2*Vf)/(2*Fswmin*Npmin*ΔB) 输出中间数值 磁芯中间柱面积Aea 94.2073626237 Aea mm2 Aea=Ae*1000000 过程值 最小次级匝数Nsmin 4.4620848757 Nsmin // Nsmin=Npmin/n 输出中间数值 次级最小匝数取整Ns 5 Ns // 正数向上取整 输出中间数值 初级匝数同比调整Np 36.7469879518 Np // 与次级NS同匝比调整匝数 输出中间数值 初级峰值励磁电流Ipmax 0.914051436 Ipmax A Ipmax=0.5*ΔB*Np*Ae/Lp 输出中间数值 变压器耦合系数δ 0.9453125 δ // 变压器初次能的耦合传输系数.δ=Vo*n/(4*Ipmax*Lp*Fswmin) Npa=n*(Vo+2*Vf)/(2*Fswmin*ΔB*Ae) 备注： 该颜色示输入的数值 该颜色表示输出的数值 该颜色表示中间的数值 该颜色表示微调的数值L6599 LLC参数计算 最高输入电压Vin 600 VDC 输出电压Vo 55 VDC 半桥匝比n 5.396 n=Vin/(2(Vo+Vf)) 整流二极管压降Vf 0.6 V 输出电流 50 A 输出功率 2750 W 负载电阻 1.1 Ω 负载等效初级电阻 25.9582764365 Ω 谐振频率f 100 kHz 取多高比较合适？ Q 0.8 Q值怎么取，才能保证工作于ZVS？ 则Cr 0.0766397874 uF Cr=1/(2πfRQ) ZLr=ZCr，Lr= 33.0511040721 uH Lr=QR/(2πf) 取Lm/Lr=A 4 此取值的理由？ 则Lm 132.2044162885 uH Lm=ALr 低端谐振频率fr2= 44.72135955 kHz fr2=1/(2πsqrt((Lm+Lr)Cr)) 本设计要求：输入交流380V±15％，输出43V～55V，50A。 问题1： 工作频率（谐振频率）怎么选取？ 问题2： Q值怎么取，才能保证重载低输入电压时工作于ZVS而非ZCS？ 问题3： Lm/Lr=4的取值理由？取其它值有什么问题？FAN7621备份 制作人： 肖工 QQ：850797092 E-mail:xiao163yan@163.com 注：飞兆LLC方案有：FSFR1700/FSFR1800/FSFR1900/FSFR2000/FSFR2100及FAN7621，控制原理相同，以下计算公式通用。 FAN7621--LLC参数计算 中文解释 具体数值 英文简称 单位 相关公式及应用取值 须输入数值 最高输入电压Vinmax 380 Vindcmax Vdc /// 须输入数值 最低输入电压Vinmin 340 Vindcmin Vdc /// 须输入数值 整流二极管压降Vf 0.7 Vf Vdc /// 须输入数值 输出电压Vo 24.2 Vout Vdc /// 须输入数值 输出电流Io 11 Io A /// 须输入数值 输入功率Pin 302.5 Pin W Pin：实测输入功率值 须输入数值 谐振频率Fr 82000 Fr Hz Fr取值范围：（50~150）*1000较佳 须输入数值 开关频率错移值Fc 5000 Fc Hz 注：Fswmin≥Fr; 输出中间数值 芯片最低开关频率Fswmin 87000 Fswmin Hz Fswmin=Fc+Fr 输出中间数值 输出功率Po 266.2 Po W Po=Vo*Io 输出中间数值 LLC电路转换效率η 0.88 η // η=Po/Pin 过程值 中间计算公式Vina 366 Vina Vdc Vina=[0.65*(Vindcmax-Vindcmin)+Vindcmin] 过程值 中间计算公式Vouta 49.8 Vouta Vdc Vouta=(2Vout+2Vf) 输出中间数值 变压器匝比n 7.3493975904 n // n=Vina/Vouta 须输入数值 峰值增益k 5.5 k // k取值范围：3~~7，依右图查询 须输入数值 品质因数Q 0.8 Q // Q取值范围：0.3~~1.2,依右图查询 输出中间数值 最小电压增益Mmin 1.3272727273 Mmin // Mmin=(k+1.8)/k 输出中间数值 最大电压增益Mmax 1.4834224599 Mmax // Mmax=Mmin*(Vinmax/Vinmin) 须输入数值 变压器工作效率η1 0.95 η1 // η1取值范围：0.85~0.99 输出中间数值 输出等效直流电阻Ro 2.2 Ro Ω Ro=Vo*Vo/Po Rac=8*n*n*Vo*VO*η1/Po/л/л 输出中间数值 变压器初级等效阻抗Rac 91.5039891698 Rac // Rac=8*n*n*Ro*η1/л/л 输出中间数值 谐振电容值Cr 0.0000000265 Cr F Cr=1/(6.283*Q*Fr*Rac) 过程值 谐振电容值Cra 26.5148438056 Cra uF Cra=Cr*1000000000 输出中间数值 谐振漏感Lr 0.0001420712 Lr H 1/(39.48*Fr*Fr*Cr) 过程值 谐振漏感Lra 142.0712096162 Lra uH Lra=Lr*1000000 输出中间数值 励磁电感Lp 0.0005914824 Lp H Lp=(k+1.8)*(k+1.8)*Lr/(2k+1.8) 过程值 励磁电感Lpa 591.4824031601 Lpa uH Lpa=Lp*1000000 过程值 励磁电感Lma 449.4111935439 Lma uH Lma=Lp-Lr 须输入数值 电感系数Al 0.55 Al uH/n2 Al=L/(Np*Np)（单位：nH/匝数平方），研磨气隙的磁芯后数据 须输入数值 磁通密度ΔBm 0.35 Bm Ts 关系磁芯损耗的，取值范围：0.15~0.5 输出中间数值 最小初级匝数Npmin 32.7936358338 Npmin // Npmin=Lpa/Al 过程值 磁芯中间柱面积Ae 0.0000942074 Ae m2 Ae=n*(Vo+2*Vf)/(2*Fswmin*Npmin*ΔB);Npa=n*(Vo+2*Vf)/(2*Fswmin*ΔB*Ae) 输出中间数值 磁芯中间柱面积Aea 94.2073626237 Aea mm2 Aea=Ae*1000000 过程值 最小次级匝数Nsmin 4.4620848757 Nsmin // Nsmin=Npmin/n 输出中间数值 次级最小匝数取整Ns 5 Ns // 正数向上取整 输出中间数值 初级匝数同比调整Np 36.7469879518 Np // 与次级NS同匝比调整匝数 须输入数值 Lpb(实测变压器电感值） Lpb uH Lpb(实测变压器电感值） 须输入数值 Lrb(实测变压器电感值） Lrb uH Lrb(实测变压器电感值） 输出中间数值 Lm(实测变压器电感值） Lm uH Lm(实测变压器电感值） 输出中间数值 初级峰值励磁电流Ipmax 0.914051436 Ipmax A Ipmax=0.5*ΔB*Np*Ae/Lp 输出中间数值 变压器耦合系数δ 0.9453125 δ // 变压器初次能的耦合传输系数.δ=Vo*n/(4*Ipmax*Lp*Fswmin) Icr-RMS=√￣{[1.234*Io*Io/(n*n)]+[0.03126*n*n*(Vo+2*Vf)*(VO+2*Vf)/(Fr*Fr*Lm)]} 备注： 该颜色表示输入的数值 该颜色表示输出的数值 该颜色表示中间的数值 该颜色表示微调的数值L6599备份 LLC参数计算 最高输入电压Vin 600 VDC 输出电压Vo 55 VDC 半桥匝比n 5.396 n=Vin/(2(Vo+Vf)) 整流二极管压降Vf 0.6 V 输出电流 50 A 输出功率 2750 W 负载电阻 1.1 Ω 负载等效初级电阻 25.9582764365 Ω 谐振频率f 100 kHz 取多高比较合适？ Q 0.8 Q值怎么取，才能保证工作于ZVS？ 则Cr 0.0766397874 uF Cr=1/(2πfRQ) ZLr=ZCr，Lr= 33.0511040721 uH Lr=QR/(2πf) 取Lm/Lr=A 4 此取值的理由？ 则Lm 132.2044162885 uH Lm=ALr 低端谐振频率fr2= 44.72135955 kHz fr2=1/(2πsqrt((Lm+Lr)Cr)) 本设计要求：输入交流380V±15％，输出43V～55V，50A。 问题1： 工作频率（谐振频率）怎么选取？ 问题2： Q值怎么取，才能保证重载低输入电压时工作于ZVS而非ZCS？ 问题3： Lm/Lr=4的取值理由？取其它值有什么问题？