如何设计LLC串联谐振转换器
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发布时间：2022-04-22 13:39
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时间：2023-06-25 02:37
图1 半桥LLC串联谐振转换器
相比传统的PWM转换器，LLC-SRC有以下几点优点：
· 更少的元件数量
· 更高的转换效率
· 更低的传导/辐射电磁干扰（EMI）
· 所有电路开关的电压应力低
所有这些优点看起来不错，但其电压增益方程非常复杂，如下所示：
“等一下!在增益方程有多于两个的变量!我不会那样做。”
不要放弃的如此之快。只需要几分钟看完下面的叙述，就会知道如何玩转LLC-SRC。你只需要弄清楚如何确定变压器匝数比和谐振回路参数。
让我们先来克服这令你震惊的电压增益方程。LLC-SRC在谐振回路的输入产生一个方波需要主开关50%的工作周期。通过正弦近似，LLC-SRC可以简化为如下线性电路:
图2 线性化LLC串联谐振转换器
电压增益方程来源于这个线性电路，但是让我们现在开始忽略那个“难背”的方程。要注意，LLC-SRC效率优化的开关频率fs等于共振频率fr。当fs= fr时，一系列连接的LC阻抗变为0，那么上述线性电路就变成下图图3所示的电路。
图3 在fs=fr时的线性化LLC串联谐振变换器
输入电压和电流同相，没有无功功率电路中消耗。那么输入/输出电压增益为：
简而言之，你只需要利用上面方程来设计变压器匝数比，将转换器效率优化的输入电压代入。当讨论谐振回路参数(Lr、Lm和Cs)设计时，我们需要考虑多方面因素。简单的谐振回路参数设计是从LLC-SRC参考设计开始的。例如，PMP5141中，Lr = 72µh，Lm ~ 350µh，和Cr = 0.033µF适用于280 v到400 v输入电压范围，240 w输出功率。好的，我们得到了所有设计240 w LLC-SRC谐振回路的细节。我们怎样从这一点出发呢?很容易，只要记住以下调整谐振回路参数的关键提示:
· Lm / Lr比率的上升会减小调节范围(输入或输出)。
· Lr / Cr比率的上升会导致更差的的负载调整率和更小的调节范围。
如果你的LLC-SRC需要更大的输入电压范围，那么你需要一个更低的Lm / Lr率。如果你设计的LLC-SRC函数在一个更高的功率级，那么你需要一个更低的Lr / Cr率。一旦你有新的谐振回路参数，那么便需要检查不同输入电压下的增益曲线，确保在满载时获得足够高的输出电压。下面的PMP5141 LLC-SRC增益曲线显示， 输入电压在280 v到400 v之间时，我有足够的增益在240 w负载的情况下提供24 V的输出电压。
看，也不是那么的困难的哦！~现在你应该感到LLC-SRC设计会令你感到更加轻松。访问TI设计去发现更多LLC-SRC参考设计。一些LLC-SRC设计示例如下：
· PMP5327——两级电源，42 V / 6A输出。
· PMP5967——295 VDC - 400 VDC直流输入，12V / 460 W输出。
· PMP8911 ——两级电源，290 VDC - 400 VDC LLC-SRC输入，56 V / 100W输出。
· PMP8920 ——两级电源，290 VDC - 400 VDC LLC-SRC输入，12 V / 100W输出。
