LLC半桥谐振电感设计解析-周洁敏

"周洁敏关于LLC半桥谐振电感设计的讲座" 在开关电源领域，特别是中大功率应用中，LLC谐振变换器因其独特的优势得到了广泛应用。本次讲座由南京航空航天大学的周洁敏教授在2015年深圳电源技术年会上进行，主要探讨了LLC半桥谐振电感的设计与要求。 首先，LLC谐振变换器分为半桥和全桥两种，半桥变换器的优势在于电压应力仅为全桥的一半，但电流应力则是全桥的两倍。这种拓扑结构以其简单的电路设计、较高的效率、高频操作、宽输入电压范围和输出功率调整能力受到青睐。然而，它也有缺点，如短路时原边电流较高，以及电流有效值较高，可能导致较大的损耗。 在谐振电感设计上，需要考虑的关键点包括： 1. **谐振电感的总值**：电感不仅包含主电感，还可能包括变压器的漏感。如果漏感不足，需要额外的谐振电感来保证系统谐振。 2. **谐振电容**：与谐振电感一起决定系统的谐振频率，影响着变换器的工作状态。 3. **磁性材料的选择**：合适的磁性材料可以确保电感在宽频范围内保持良好的性能，并且能够在高温和大电流环境下稳定工作。 设计要求主要包括： 1. **软开关条件**：保证原边MOS管的零电压开关（ZVS）和副边二极管的零电流开关（ZCS），以降低损耗。 2. **电压稳定调节**：在输入电压变化较大的情况下，能够维持输出电压的稳定。 3. **负载调节**：负载变化时，应保持ZVS状态，减少器件损耗。 LLC变换器的工作频率有三个区域，其中区域1和2允许ZVS和ZCS，而区域3会导致问题。因此，设计时需避免工作在区域3。 在实际操作中，谐振频率由谐振电容和电感共同决定，当工作在不同区域时，变压器的激磁电感（Lm）可能会参与或不参与谐振，影响着电流的增长模式。例如，当工作在区域1时，Lm不参与谐振，而进入区域2时，Lm则参与到谐振中，改变电流的增长特性。 设计一个高效的LLC半桥谐振电感需要综合考虑谐振频率、磁性材料的选择、软开关条件的实现以及在不同工况下的稳定性。通过优化这些因素，可以实现高效、可靠的开关电源系统。