面向未来电动汽车的技术:具有最小容差的全新变压器设计

电动汽车和自动驾驶的发展前景有赖于许多关键技术的进步,其中包括高性能电池的充电功能。车载充电器(OBC)有望受益于一项新颖的电源变压器设计。

0引言

为了在高性能细分领域持续达到良好的效率水平,我们需要具有低开关损耗的功率开关组件。现代产品经常使用谐振转换器拓扑结构,该结构利用了零电压开关原理(zerovoltageswitching,ZVS),优势是减少开关损耗。它们最常出现在LLC谐振转换器中,其电路中的谐振电感可实现零电压开关,使得LLC器件非常适合要求高效率及大功率的车载充电器(OBC)应用。

LLC一词指的是谐振电路依赖的三个组件功能变压器励磁电感(Lm)、变压器漏感(Lr)和谐振电容(Cr)。如果数值计算正确且遵守所需的最小容差(tolerance),这是使用LLC变压器漏感来取代所需谐振电感的已知方法。供货商普思电子(PulseElectronics)使用有限元模型分析法(finiteelementmodeling)设计了一款3.6kW的LLC变压器,具备高精度及最小容差的漏感,能够作为LLC转换器的谐振电感。

针对这款3.6kWLLC变压器开发的系统要求包括次级侧对初级侧的匝数比(N)是2,初级侧的励磁电感是36μH,精确的变压器增益(放大倍数)为6。

结果显示放大倍数与变压器的初级绕组漏感(leakageinductance)直接相关。因此,为了实现精确的放大倍数,这个寄生参数需要设有最小容差。为了实现这个目标,要使用一项创新的变压器设计。

图1所示为LLC电路框图,其中的突出部分是谐振电感Lr。谐振电路与输出/平滑电路产生电感耦合。

面向未来电动汽车的技术:具有最小容差的全新变压器设计

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