llc谐振半桥的主电路设计指导

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1、LLC谐振半桥的主电路设计指导近年来，LLC谐振半桥因为成本低、效率高而且结构简单，获得了电源工程师的广泛认可，从而迅速在中低功率（100W-2000W）范围内得到了广泛应用。关于LLC谐振半桥的理论分析，各类论文已经介绍的比较详细，因此在这里不再赘述，仅仅把主电路参数的设计过程，以及设汁中用到的主要公式分列如下。一、所需的初始设计条件LLC变换器仅适用于输入电压波动范围比较窄的高压直流输入场合，因此前级一般有PFC级，且LLC电路不适合用于需要长保持时间的场合。设计时，所需的初始限定条件主要是：1＞输入额定直流电压S低工作直流电压V；,_min、S高直流输入电压％_max;2、额定输出电

2、压％、额定输出电流3、预期的谐振频率4、输出线路压降（含二极管压降、PCB走线以及电缆压降）％;5、K值（K值的大小将影响到工作频率范围，并对效率略有影响。一般取4-7之间）；6、变压器磁芯截而积人与工作磁感应强度Smax,变压器原边匝数副边匝数二、设计计算过程1、计算变比一般來说，为了使电源达到比较高的变换效率，我们会把满载工作点设置在谐振频率位置，或略有轻微调整。根据LLC变换器的原理，在谐振频率处，电源的传输比=1。因此，Vin_e-^=VO+Vd,据此计算出==NpNsV（^Vd2、'H•算额定负载电阻尺，以及折射到原边的负载电阻3、计算®高输入电压0_和S低输入电压时的增益max

3、minGmin=2^(V,+VJ/K_max,Gmax=2zz(K+VJ/Vz,.min4、计算临界Q值，一般在计算值的基础上取0.90〜0.95倍的裕W:,以保证不进入ZCS区-般取如+KG•)max5、计算最低工作频率和最高工作频率，分别对应低压输入和高压输入frminmax'(1+/C(1^))^"maxki+尺(l-Gminfr6、计算谐振电感感量Lr,以及谐振电容Cr，和主变压器原边感量Lm计算时需要注意，谐振电容Cr的容fi是一个标准序列，一般有：8.2nF、12nF、15nF、22nF、33nF、39nF、47nF,而Lr、Lm是可定制的。因此我们一般会通过微调谐振频率和K伉

4、，得到一个精准的Cn以避免非标准序列的Cr带来的不必要的麻烦。7、计算振电感的电流峰值lm8、计算额定输入电压、满载输出条件下的原边绕组电流有效值，和原边绕组电流峰值，以及毎个开关管的电流有效值nnsSnR+8^2,Ipk=V2/_,nnsmosnns9、计算副边每个绕组的电流有效值，r=0SZs_rms1s-pk10计算副边整流管的应力平台电压，与二极管电流平均值11、匕额定=2V。，Az-额定=0.5/。计算谐振电容电压有效伉、电流有效伉最《输入电压，满载条件下，谐振电容电压有效伉为:cr-nns2+，电流行效值么r-rms=12、计算输出滤波电容上的纹波电流有效值co-rms=^y-

5、l=0.482x<,13、一般取实际匝比略大于计算值，使半载以上工作在f

6、话可以均衡稳定性与效率。也有人介绍収K值在2.5〜8之间，但是K值大于7以后，实际上对满载效率的影响己经微乎其微了，因此建议K值不大于7,以便降低调试工作量。2、关于磁集成LLC变压器和谐振电感可以采用磁集成的方式来降低成本，并减小体积。但是，磁集成77式下，变压器的温升一般明显升高，测试的时候耑要注意检验是否满足温度降额。另外，磁集成方式下，根据经验，当变压器距离金属机箱壁太近的话（小于5mm）,将会在机箱壁上形成明显的涡流，导致额外的发热，铁或钢质机箱尤力明显。根据经验，曾经在400W电源上测到过损耗增大5W。分立的主变和谐振电感则无该现象。3、关于Bmax值的収值范围一般來说，对于自

7、然冷，取Bmax小一些，建议不超过0.22。而对于风冷电源，由于磁芯散热条件得到改善，可以収Bmax略大一塾，建议不超过0.28。4、关于成本分析与拓扑选型在大约100W以下的范围内，由于反激变换器的成本更低，因此一般不考虑采用LLC变换器。在大约100W-500W的范围内，各种变换器的相对成本依次是：反激变换器＜LLC变换器＜单管整机RCD＜而双管正激，一般建议用LLC。在500W-1500W范围闪，属于LLC、双管正