LLC半桥谐振电感设计解析-周洁敏

"周洁敏教授的讲座内容主要聚焦于LLC半桥谐振电感设计，探讨了谐振变换器的拓扑结构、设计要求、适用磁性材料以及电感设计实例。" 在开关电源领域，LLC谐振变换器因其独特优势备受关注。半桥LLC适用于中大功率应用，而全桥LLC则适用于更大功率需求。半桥电路与全桥电路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。LLC谐振变换器的优点包括原边MOS管的零电压开关（ZVS）开通、副边管子的零电流开关（ZCS）关断，高效率、高频和高功率密度，以及宽输入电压和输出功率范围。然而，它也有缺点，如短路时原边电流较大，以及电路中较高的电流有效值。 谐振电感在LLC谐振变换器中起到关键作用，它与谐振电容一起决定了系统的谐振频率。串联谐振频率计算公式为 \( f_1 = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}} \) 和 \( f_2 = \frac{1}{2\pi\sqrt{(L_m + L)rC}} \)，其中 \( L_m \) 代表变压器的激磁电感，\( r \) 是电感的等效电阻。系统的工作模式分为三个区域，LLC变换器应工作在区域1和2，以确保ZVS和ZCS特性，避免在区域3工作，因为这会导致副边二极管无法实现零电流关断，增加损耗。 设计谐振电感时，需要考虑磁性材料的选择，这会影响电感的性能和效率。合适的磁性材料可以提供良好的饱和特性和低损耗。电感设计通常包括确定合适的电感值、磁芯材料和尺寸，以满足特定的工作频率、电流水平和热管理要求。 负载变化时，谐振电感需保证始终实现ZVS，减少器件损耗，同时控制关断电流，以降低副边二极管的反向恢复问题，减小电磁干扰（EMI）。此外，当输入电压变化时，谐振电感协同谐振电容应能维持稳定的输出电压。 LLC半桥谐振电感设计是一项综合考虑拓扑结构、元件选择、谐振特性以及效率优化的复杂任务。正确设计谐振电感对于实现高效、可靠的开关电源至关重要。