LLC半桥谐振电感设计中的线圈损耗计算

"周洁敏教授在2015年深圳电源技术年会上分享的‘线圈损耗计算-LLC半桥谐振电感设计’讲座内容，主要探讨了开关电源中LLC谐振变换器的电感设计及其损耗计算。" 在开关电源领域，特别是LLC谐振变换器的设计中，线圈损耗是一个关键考虑因素。LLC谐振变换器因其诸多优势在中大功率应用中受到广泛关注，包括半桥和全桥两种拓扑结构。半桥LLC变换器由于电压应力减半而电流应力加倍，适用于某些特定场景。 在分析线圈损耗时，直流损耗通常可以忽略，因为主要的损耗来源于交流损耗。电感设计中，磁芯损耗和线圈损耗都是决定整体效率的重要部分。磁芯损耗是由磁芯材料的特性决定的，而线圈损耗则涉及到线圈本身的电阻以及通过线圈的交流电流。 在专题中，周洁敏教授提到谐振电感设计的基本要求，包括实现ZVS（零电压开关）以减少MOS管开通损耗，控制器件关断电流以减小关断损耗，以及在宽输入电压范围内保持输出电压稳定。谐振电感与谐振电容共同决定了系统的工作频率，理想情况下应工作在区域1和区域2，避免区域3，以确保副边二极管能够实现ZCS（零电流开关），降低EMI（电磁干扰）。 串联谐振频率有两个，分别对应不同的工作状态。当负载变化时，谐振频率的变化会影响电感和电容的电流分布，从而影响开关电源的工作性能。同时，谐振变换器的输入阻抗特性对于原边功率管的ZVS开通至关重要，而激磁电感Lm的参与程度则直接影响到副边整流二极管的工作状态。 在实际设计中，选择适合的磁性材料对降低磁芯损耗至关重要。例如，铁氧体和纳米晶等材料因其低损耗和宽频特性常用于制作谐振电感。此外，电感线圈的设计要考虑线径、匝数、绝缘材料等因素，以保证在满足电气性能的同时，尽可能降低线圈自身的电阻损耗。 LLC半桥谐振电感设计是一项综合性的任务，涉及到电感元件的选择、谐振频率的计算、损耗分析以及电源整体效率的优化。通过深入理解这些知识点，设计师能够更好地实现高效、稳定的开关电源系统。