LLC半桥谐振电感设计——周洁敏解析

"这篇资料是南京航空航天大学周洁敏教授在深圳电源技术年会上关于 LLC 半桥谐振电感设计的演讲。主要内容包括谐振变换器的拓扑介绍、谐振电感的需求、适合的磁性材料以及电感设计实例。讲解了半桥和全桥LLC谐振变换器的区别，强调了半桥变换器的优点和缺点，并阐述了设计谐振电感的基本要求。" 在开关电源领域，LLC谐振变换器因其诸多优势而备受关注，特别是在中大功率应用中。半桥LLC变换器和全桥LLC变换器的主要区别在于电压和电流应力的不同，半桥电路电压应力较低，但电流应力较高。这种变换器的主要优点包括零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS），降低了开通和关断损耗，实现了高效率和高功率密度。同时，由于原边和副边管子上的电压应力较低，可以适应较宽的输入电压范围和输出功率范围。 然而，半桥LLC变换器也存在缺点，如短路时原边电流较大，以及电路中的电流有效值较高。为了克服这些挑战，设计谐振电感成为关键。谐振电感与谐振电容共同决定着变换器的工作频率，分为串联谐振频率1和串联谐振频率2，其中激磁电感参与不同的工作状态。在设计时，必须确保变换器工作在区域1和2，避免区域3，以保证副边二极管的ZCS关断和原边功率管的ZVS开通。 此外，磁性材料的选择对谐振电感性能至关重要。合适的材料能够提供良好的磁特性，支持变换器在宽频范围内稳定工作。设计时，要考虑负载变化、输入电压范围以及谐振频率的调整，以维持输出电压的稳定。 在实际操作中，VT1和VT2作为半桥电路的两个开关管，它们互补导通，各占50%的时间，这样能有效地控制电流和电压，实现高效的能量转换。当VT1导通时，副边的整流管根据工作状态可能会处于截止或线性增长的激磁电流状态，这取决于系统的工作模式和频率选择。 总结来说，这个资料深入探讨了LLC半桥谐振变换器的电感设计，强调了正确设计谐振电感以优化开关电源性能的重要性。通过理解谐振变换器的工作原理，选择合适的磁性材料，以及合理设定工作频率，可以提高开关电源的效率，降低损耗，确保在不同工况下的稳定输出。