半桥LLC谐振变换器中平面变压器的多物理场特性研究

随着电子信息产业的高速发展，信息中心及服务器集群对分布式电源的要求越来越高。其中对于功率变换系统，高效率、高功率密度是隔离型DC/DC变换器的发展趋势。LLC谐振变换器为谐振式软开关电路，在全负载变化的范围内，可实现所有开关管的软开关,且输出没有滤波电感,减少了磁性元件的数量,方便了变换器的集成，变换器功率密度由此可得到提高。因此在功率密度和效率要求高的场合得到广泛应用^[1]。

传统的LLC变换器采用绕线式变压器和分立式电感，这导致变换器的体积较大。为了减小磁性器件的体积，提高变换器的功率密度，如今在实际电路设计中，LLC谐振变换器通常与平面变压器相连工作，此时变压器漏感作为线路拓扑中的谐振电感起到并联谐振作用，其拓扑如图1所示。

平面变压器作为电磁耦合器件，在系统中起到能量传输的作用，现有的研究主要集中于电磁特性与热流场特性^[2]。电磁特性中以频率、漏感、损耗以及功率密度为主^[3-5]；热流场特性中以损耗带来的整体温升与局部过热点为主^[6-8]。本文将结合电磁场与热流场，通过数据耦合的方式，统一进行仿真计算。