杨玉岗，苗怀锦，张立飞，关婷婷

（辽宁工程技术大学电气与控制工程学院，葫芦岛 125105）

LLC 谐振变换器在全负载范围内易实现一次侧开关管的零电压开通ZVS（zero voltage switching）和二次侧整流管的零电流关断ZCS（zero current switching），因而具备高频化和高效率的优势，这使得LLC谐振变换器广泛应用于航天、电子、通信和电动汽车充电桩等领域[1-4]。

在实际应用中，变换器的核心器件高频变压器的设计尤为重要。为了减少变换器体积，需要提高开关频率，但其瓶颈在于如何设计相应变压器。传统方法主要依靠经验，设计相对保守，且当前的产品对于减小体积、降低成本的需求越来越突出[5-8]，因而设计需要更加严格。此外，与普通变压器不同，LLC 中的变压器同时实现了一个变压器和一个电感的功能，这就需要设置合适的气隙以满足条件，目前已有关于气隙影响的研究[9]，但是并没有提出准确计算气隙的方法。

针对以上问题，本文以全桥LLC 谐振变换器为研究对象，提出了一套以磁芯窗口面积Wa和磁芯有效截面积Ac的乘积为基础的变压器设计方法，即Ap 法，包括磁芯选取、线圈设计、气隙计算和高频损耗计算，解决了传统变压器设计可能造成的如磁芯选取过大、气隙选取不合理的问题，提高了变换器效率和功率密度。最后应用该设计方法制作了一台变压器，用于48 V 输入、1 kW/400 V 输出的全桥LLC 谐振变换器，经实验验证了设计方法的合理性和有效性。

1 基本工作原理

图1 为全桥LLC 谐振变换器的拓扑。图中，Q1、Q2、Q3、Q4为4 个开关管，D1、D2、D3、D4为……