LLC半桥谐振电感设计解析-周洁敏

"周洁敏-LLC半桥谐振电感设计" 在开关电源领域，尤其是针对中大功率应用，LLC半桥谐振变换器因其独特的优势得到了广泛的研究和应用。这种拓扑结构能够在半桥和全桥两种形式中选择，其中半桥电路电压应力更低，但电流应力相对较高。全桥LLC谐振变换器适用于更大功率的需求，而半桥LLC则在某些场景下更具有优势。 LLC谐振变换器的主要特点包括： 1. 原边MOS管实现零电压开关（ZVS）开通，副边二极管实现零电流开关（ZCS）关断，降低开关损耗。 2. 高频操作和高功率密度，使得电源体积更小。 3. 输入电压范围宽，输出功率调节灵活。 4. 器件承受的电压和电流应力较低，有助于提高系统可靠性。 然而，也存在一些缺点： 1. 当发生短路时，原边电流可能会变得非常高。 2. 由于工作在高频，电流的有效值也相对较高，可能增加损耗。 设计LLC谐振电感时，需要考虑的关键因素包括谐振电容和电感的选择。谐振频率由电感L和电容C的乘积决定，分为串联谐振频率1和串联谐振频率2，其中激磁电感Lm在不同工作状态中起作用。设计目标是在保证ZVS和ZCS开关的同时，确保在输入电压变化范围内保持输出电压的稳定。 LLC的工作频率有三个区域，设计时需避免区域3，因为在该区域，副边整流二极管无法实现零电流关断，导致额外损耗。同时，输入阻抗应呈感性，以确保原边功率管的ZVS开通。在不同的工作频率下，激磁电流会有不同的行为，如线性增长或反向线性增长。 在实际设计过程中，还要考虑铜层系数和圆导线的有效高度，这些参数直接影响电感的交流电阻和交流损耗。等效铜层厚度也是一个关键参数，它与电感的散热能力和效率紧密相关。通过优化这些参数，可以减少因电阻引起的损耗，提升电源转换效率。 LLC半桥谐振电感设计是一个综合了电磁理论、热设计和功率电子学的复杂过程。设计师需要深入理解谐振变换器的工作原理，精确计算和选择合适的磁性材料、电感值以及电路参数，以实现高效、稳定的电源系统。