LLC谐振半桥的主电路设计指导.doc

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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，以及设计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、最低工作直流电压、最

2、高直流输入电压；2、额定输出电压、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、变压器磁芯截面积与工作磁感应强度，变压器原边匝数，副边匝数;二、设计计算过程1、计算变比一般来说，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，，据此计算出2、计算额定负载电阻，以及折射到原边的负载电阻，3、计算最高输入电压和最低输

3、入电压时的增益，4、计算临界Q值，一般在计算值的基础上取0.90~0.95倍的裕量，以保证不进入ZCS区。一般取1、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，2、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的容量是一个标准序列，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值，得到一个精准的Cr，以避免非标准序列的Cr带来的不必要的麻烦。3、计算谐振电感的电流峰值Im4、计算额定

4、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，以及每个开关管的电流有效值，，5、计算副边每个绕组的电流有效值，，6、计算副边整流管的应力平台电压，与二极管电流平均值，7、计算谐振电容电压有效值、电流有效值最高输入电压，满载条件下，谐振电容电压有效值为：，电流有效值8、计算输出滤波电容上的纹波电流有效值9、一般取实际匝比略大于计算值，使半载以上工作在f

5、的选择K值，即变压器励磁电感Lm与谐振电感Lr的比值，直接决定了从轻载到满载的频率变化比值，即。K值越大，频率变化范围越大，但是励磁电流峰值将降低，从而减少了满载下励磁电流在开关管上形成的导通损耗。但是，频率变化范围太宽的话，也将导致反馈环稳定性设计难度增大。因此一般来说，取K值在4到7之间，这样的话可以均衡稳定性与效率。也有人介绍取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已经微乎其微了，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，

6、磁集成方式下，变压器的温升一般明显升高，测试的时候需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，铁或钢质机箱尤为明显。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值的取值范围一般来说，对于自然冷，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，可以取Bmax略大一些，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

7、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

8、可以考虑采用移相全桥或三电平等其他拓扑，在此不作赘述。附录一、计算案例：AS0600-12产品1、技术要求输入电压：330V-420Vdc，额定值390Vdc输出电压：12Vdc线路压降：0.