招商|一文读懂变压器绕线工艺( 二 )

合理的绕组结构层厚小于2Δ

红色：初级绕组
紫色：辅助绕组
黄色：次级绕组
实际变压器的模型
虚线内为理想变压器

脉冲变压器信号传输失真
由于原边及幅边漏感，电阻分量的存在，脉冲在经过变压器后，产生延迟、斜率变缓、振铃、顶降

脉冲电流的分解
脉冲电流由基波电流及各高次谐波电流组成

占空比越小，基波分量越小，高次谐波分量越大，因此线径的选择（穿透深度*2）不能只考虑基波电流的频率

输出功率与频率的关系（EE25 单端变换器为例）

理论上，对于指定的磁芯，在相同的磁密下，输出功率与频率呈正比，但实际上并非如此，
原因有：
1 ，频率升高，穿透深度下降，需要用较小的线径，窗口利用率下降，且绕组层厚与穿透深度的比值增大，交流电阻大增，有效输出功率下降；2 ，频率增加，绝缘材料的耐压下降，为保证同样的绝缘强度，需要加大绝缘层厚度，进一步降低窗口利用率；3 ，频率到达某一程度后，磁芯损耗大增，需要适当降底磁通密度（具体请参考磁损表）
LLC 变压器
LLC 电路结构

LLC 集成磁件
漏感由原边与副边之间的档墙宽度、磁芯的磁导率、以及中柱长度与窗口高度的比值决定

红色：初级绕组
黄色：次级绕组
小漏感的 LLC 集成磁件
个别应用中，需要用到较小的漏感，挡墙的宽度较小，安全间距可利用下面的结构来满足。

红色：初级绕组
黄色：次级绕组

其它减小漏感的方法：
1 ，磁芯的磁导率，换用高导的磁芯，漏感会减小；
2 ，减小中柱长度与窗口高度（指上图中窗口的水平方向）的比值，漏感会减小
3 采用逆磁性材料代替顺磁性材料制作档

增大漏感的方法：
1 ，换用低导的磁芯
2 ，增大中柱长度与窗口高度的比值
3 ，用弱铁磁性的材料制作档墙如混有磁粉的注塑垫片，可以大幅度降低档墙的占窗面积，增加变压器出力，具体实施需要考虑经济性；
大功率的 LLC 变压器
LLC 磁集成变压器的问题：由于初次级绕组产生的磁场是独立分布的，各自的临近效应很强，不利于大功率应用场合，而且气隙处的EMI 很不好处理，因此需要将漏感独立出去。
中功率的 LLC 集中参数变压器，按正弦变压器设计，可采用简单绕制工艺

红色：初级绕组
黄色：次级绕组

大功率的 LLC 集中参数变压器，按正弦变压器设计，需要采用夹层工艺，中各初次级绕组磁场的磁场，降低临近效应，保证最小的交流电阻

红色：初级绕组
黄色：次级绕组
02高功率密度变压器
为了直观，我们将一个EE85 磁芯，在2000GS 磁密， 25KHz 频率下，不同电流密度时的效率、输出功率，铜损铁损比绘在同一表格内（注意：因为宽度不够，电流密度在10 以上比例不同。）

可以发现，电流密度在3-6A/mm2 范围内，变压器效率达到98.5%以上，而要满足98%的效率，电流密度的范围达到2-10A/mm2 。

由于铁损基本固定，而铜损与输出功率的平方成正比，因此高功率密度变压器的实现，主要是解决绕组的散热问题，但应用中的方向却是相反的，我们所见到的高功率密度变压器，都是将绕组的热量“闷”在磁件的内部，绕组的热阻比较大，不利于提高功率密度，如PQ ， PM ，以及平面变压器。

高功率密度变压器的解决措施
思路：强制对绕组进行冷却