南京航空航天大学周洁敏研究LLC半桥谐振电感的磁导率偏磁特性

本文主要探讨了磁导率在直流偏磁作用下的变化特性，并以南京航空航天大学周洁敏在2015年深圳电源技术年会上的专题演讲《LLC半桥谐振电感设计》为基础，深入解析了LLC谐振变换器这一重要开关电源拓扑。LLC谐振变换器，特别是半桥和全桥形式，因其具有高频、高功率密度、效率高等优点，在中大功率场合得到了广泛应用。 在半桥LLC变换器的设计中，关键部件如谐振电感的选择至关重要。磁性材料需满足一定的性能要求，如具有良好的磁导率，以确保在不同负载条件下实现零电压开关(ZVS)和零电流开关(ZCS)状态，从而降低开关损耗和提高转换效率。设计时，需要考虑以下要点： 1. 拓扑结构：半桥LLC变换器与全桥的区别在于负载电流分布和电压应力，前者电压应力较低但电流应力较高。 2. 电路特性： - 在理想情况下，输出电容很大，输出电压保持稳定，使得原边MOS管在负载变化时仍能实现ZVS。 - 谐振频率的计算依赖于电感L和电容C，以及可能的辅助磁感Lm，通过不同的工作频率区域确保电路稳定工作。 3. 优点与缺点： - 优点包括高效、宽输入输出电压范围以及较低的电压和电流应力。 - 缺点包括短路时的高原边电流和电流有效值，以及负载变化可能导致的ZVS问题。 4. 设计要求：需要在输入电压变化时保持输出电压稳定，同时考虑整流二极管的ZCS工作条件，例如避免在副边整流二极管无法实现零电流关断的频率区域工作。 5. 谐振电感和电容的选择：为了实现良好的性能，谐振电感和电容需精确匹配，确保电路在串联谐振频率上工作，同时考虑激磁电感和负载变化时的影响。 磁导率的特性研究对于LLC半桥谐振电感设计至关重要，它涉及到材料选择、电路参数优化以及实际应用中的动态行为掌控，确保电源系统在高效、稳定和可靠的前提下运行。理解并掌握这些知识有助于提升开关电源系统的整体性能和设计质量。