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未解决

LLC磁集成变压器发热严重

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dsp2407
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LV8
副总工程师
  • 2018-8-29 12:27:53
10问答币
最近测试一个半桥磁集成LLC变压器,基本参数如下:
1.输入390VDC,输出90V/20A,谐振频率125K;
2.K值=3.5,谐振电感Lr=11uH,励磁电感Lm=38.5uH,采用磁集成方式,得到原边感量为Lp=49.5uH(副边开路),漏感为11uH
(副边短路);
3.双EE42/21/15磁芯并联(PC40材质),骨架挡墙结构,原副边用利兹线绕制,原边10T,副边4T,副边绕组对称绕制。

测试情况如下:
1.驱动正常,上升沿以及下降沿无明显振铃;
2.在输出6.5A情况下测试了谐振腔上下两管节点电压波形以及谐振电流波形,还有副边二极管电压波形,从波形来看暂时工况尚算可以,此时工作频率115K左右。

问题:
6.5A输出也就是三分之一负载,就发现磁集成变压器发热比较严重,用热成像仪检测,温升达到了33°C,暂时还不知道是线包发热还是磁芯发热,准备用热电偶来进行点测;由于是首次使用磁集成这种方式,没有什么经验,也曾经道听途说这种磁集成发热会比分体式厉害很多,恳请各位传授一下相关经验,谢谢!

波形1.jpg

波形2.jpg
nc965
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版主
  • 2018-8-29 12:31:30
 
超过6.5A温度会降低,是这个意思吗?
dsp2407
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LV8
副总工程师
  • 2018-8-29 14:34:59
 
不是的,而是现在只是加载到了6.5A,就如此高的温升值,心里很是发毛,这个温升最有可能会是什么最可能的原因导致?现在只不过是将谐振电感集成在变压器里面而已,差异有这么大吗?
之前做的分体式,变压器的温升比这个和谐多N倍不止。
nc965
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版主
  • 2018-8-29 16:18:48
 
哦,这个功率做磁集成比较少,损耗都集中在一起了,散热总面积明显降低,发热肯定厉害些。
dsp2407
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LV8
副总工程师
  • 2018-8-29 17:48:20
 
主要是被那个机壳容积害惨了!根本放不下分体式外置的谐振电感,我都是一万个不愿意才用这种磁集成方案的,而且对磁集成不熟,没底。
PFC+LLC,整个主板尺寸200*135*40mm,输出2KW。
nc965
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版主
  • 2018-8-29 21:35:37
 
如果如5楼所述是铜损为主,即使你用了利兹线,在气隙影响下的涡流仍然会通过端子形成的回路发热,你可以试试进一步优化气隙,比如分散气隙、气隙中心向原边偏移、挡墙形状与气隙配合试试,此外没太多的办法。
dsp2407
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LV8
副总工程师
  • 2018-8-29 23:46:12
 
先将功率慢慢加上去,看看最后发热到多少。再来优化
greendot
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LV12
专家
  • 2018-8-29 16:31:20
 
估计是铜损发热厉害,不是磁损(想当然)。
dsp2407
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LV8
副总工程师
  • 2018-8-29 23:45:36
 
绿点大师为何这样认为?
greendot
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LV12
专家
  • 2018-8-30 18:43:52
 
开关在谐振频率,等效的励磁电感Lm是被嵌在n*Vo的,真正的物理励磁电感Lmag和Lm是比例关系,所以Lmag亦是被嵌(这点待证实),所以磁密一定,磁损一定,和负载无关。
笑一个351
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LV6
高级工程师
  • 2018-8-30 19:58:03
 
个人感觉,k值有点小,导致原边环流较大,发热严重;
还有,临近效应产生的损耗会变大;
gjtttt
  • gjtttt
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LV6
高级工程师
  • 2018-8-30 22:59:19
 
说个题外话,可以考虑下散热,比如把变压器贴到上表面机壳?
西里古1992
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助理工程师
  • 2023-5-8 14:08:37
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C1,D1,D2,大概原理是不是驱动IC的电平变化,来实现电容充放电实现正压和负压的输出?D1钳位正压,D2钳位负压?这边不太理解的是,左边的D6二极管干啥的?放电回路续流?但是电容放电的时候,红色箭头指的直线地方阻抗更低,直接从这里走了吗?这边正负压产生过程大概什么样子,看和我想的对不对。

我感觉大概工作过程就是15号引脚输出高电平,给C1充电,左+右-,这样根据钳位管作用,产生负压驱动给BG1,然后15号引脚电平变了,电容电压不能突变,先放电,是向R43-D6-R37放电回路?还是直接导线到10k电阻呢?放完之后电容极性变化,这样再产生BG1正电压钳位?我这样理解的工作过程。

大禹
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LV8
副总工程师
  • 2018-8-31 17:47:04
 
给你几个建议,热量是由绕线和磁芯发热共同产生的。
1,有可能的话,换成95材,PC95,3C95,DMR95等。甚至95优化材质。
2,磁芯损耗偏大,副边需要增加1~2圈,原边也要相应调整 ;11:5;
3,Lm太小。导致Im太大;磁集成结构,由此Im产生的扩散磁通会很严重。
4,你有用LITZ线,不知道是单根是多少的?有可能的话,选择单根线径0.1mm
5,磁集成结构,不知道你当前的机构,建议修改成"副边气隙原边气隙副边",这样也可以大幅降低扩散磁通在线圈上产生的损耗。
6,另外,变压器的磁芯边上看看有没有机会贴散热片之类的。。。


如果你实验的话,记得给我们反馈结果哦。。。



大禹
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LV8
副总工程师
  • 2018-8-31 17:55:48
 
解释下第五条的"副边气隙原边气隙副边"
Untitled.png
dsp2407
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LV8
副总工程师
  • 2018-8-31 20:33:52
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好的,非常感谢!
dsp2407
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LV8
副总工程师
  • 2018-8-31 20:41:54
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1.材质本来就是PC95的;
2.变压器准备调整了,改为12:5
3.预备将K值改变,改为5,这样调整Lm;
4.利兹线是0.1mm的;
5.当前的磁集成结构是:中间偏原边一点的有一个挡墙,然后中柱气息就开在这个挡墙下面;
6.现在是风冷在外面强制散热,真正是装到腔体里面,导热胶灌封到外壳,然后外壳外面风扇强制风冷。

大禹
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LV8
副总工程师
  • 2018-9-1 11:58:23
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有结果了不?每一步的改善有多大?
ziaolongzi
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LV6
高级工程师
  • 2019-10-15 09:31:58
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目前磁集成变压器怎么设计的?有什么参考资料吗?目前想设计一款
大禹
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LV8
副总工程师
  • 2018-8-31 17:49:59
 
对了,还有一个办法验证磁芯损耗是否偏大以及励磁电流的影响。
空载跑一段时间,相信变压器也不凉快。。。


INHL
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本网技师
  • 2018-9-3 09:04:21
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励磁太小,空载损耗会比较大。


zxy_20120225
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副总工程师
  • 2018-9-21 15:51:08
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涡流
liangheqiang
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本网技师
  • 2020-6-29 10:52:05
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1、1000多W的首先不建议磁集成方案,磁集成(非空间集成)只有原边的磁通大于副边的磁通,这样才能把漏感做大。这样漏感越大,损耗也就大了,特别是大功率这块
2、K值建议取到6-10,因K值越小,频率范围越小,且空载损耗较大。重要的是频率范围小很可能导致不是工作在谐振点范围内
3、漏感最好做的主电感的1/6-1/10
西里古1992
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LV3
助理工程师
  • 2023-5-8 14:11:39
  • 倒数2
 
方便看一下变压器结构吗?也准备做磁集成结构的两个磁芯的变压器并联,用于窄型结构的机台的。但是一般变压器设计都是单个磁芯的运算过程,这两个变压器怎么算呢
alferchan
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副总工程师
最新回复
  • 2023-5-8 14:59:19
  • 倒数1
 
检测下工作点,看下LLC原副边电压电流,怀疑有部分能量没传递过去
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