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1、LLC设计步骤 ?LLC的基本原理 ?LLC的设计方法 ?LLC的几个问题 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ LLC的基本原理 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ MOSFET适合零电压开关 2 2 1 DS CV 开通损耗开通损耗 + 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ MOSFET适合零电压开关 关断损耗关断损耗 Cos增大 降低关断 损耗 增大 降低关断 损耗 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ MOSFET的零电压开关 MOSFET开通前,其Vds电压已 经为零,则为零电压开通(ZVS) ZVS的实现需要驱动信号
2、来时有 电流从S到D流通,LLC可以实现 VHBVGS ir关断损耗避免不了 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ LLC的架构 L L C 两个谐振频率两个谐振频率 ()rps r rs r s p CLL f CL f L L k + = = = 2 1 2 1 2 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ 输入FHA等效电路 )2sin( 12 2 .5 , 3 , 1 tfn n Vin Vin Vssw n = += )2sin( 2 1t fVinVss = Ir 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ 输出FHA等效电路 )2sin( 4
3、 1Rsot fVVr = )2sin(11RsRt fIIr= 1 2/ 0 2 )2sin(| 1 2 R Ts RRoIdtfstI Ts I = 22 1 18 * 8 )( )( Re R I V ti tV o o r r = Vr1, Ir1同相,所以阻抗为电阻 Vr1 Ir1 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ 输出FHA等效电路 等效到初级侧 RnnRAC 2 22 8 Re = orpVnnVV 4 1= 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ LLC的简化FHA等效电路 )/(/1 / 4 4 2 | 1 1 RacsLpsLrsCr Ra
4、csLp V V V V n n Vin nVo G S P S P + = = 1 2 2 1VsVinVinVs = poorpV n VVnnVV 4 4 1 = 归一化增益 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ LLC的稳压原理 2222 2 1)(*)(1)(*)1( )(* | )(| + = xxQkxk xk fG 输入或负载变化时引起 Vp变化 通过改变频率使1/sCr+sLr的 分压相应改变，最终维持负载 电压不变,即Vp不变 fr f x = AC sr R Lf Q 2 = s p L L k = 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ L
5、LC的DC特性 ZVS区域1 ZVS区域2 ZCS区域 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ ZVS区域1的波形 ffr 开关频率大于谐振频率 上管开通前电流由S-D流通 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ 谐振点的波形 f=fr 开关频率等于谐振频率 下管开通前电流由S-D流通 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ ZVS区域2的波形 f )(4 4 *I max* min m ps inMax ps inMax LLf V T LL V + = + = 核算ImIp， 不满足重选Q Ip Im 输入电压最 高时的Im 保证ZVS的Ip 版
6、权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ 1. 确定输入输出指标 2. 选择谐振频率和选择操作区域 3. 计算变压器变比和谐振元件值 4. 计算功率器件电压电流应力 5. 选择器件和变压器设计 归一化的计算步骤 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ 实际计算步骤 1. 输入输出指标 输入电压范围： VinMin=250V, VinMax=420V 额定输入电压：VinNom=400VDC 输出电压电流（最大值）：24V/10A, 12V/4A 输出功率：Po=2410124288W 2. 选择谐振频率和工作区域 谐振频率fr=100KHz 额定输入输出时电源工作在fr
7、3. 计算变压器变比和谐振元件值 3.1 理论变比 1 . 8 7 . 024 2 400 2 = + = + = Do inNom VV V n 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ 实际计算步骤 3.2 最高、最低输入电压的增益 6 . 1 250 )7 . 024( *1 . 8*2 )( *2max= + = + = inMinV VdVo nG 952. 0 420 )7 . 024( *1 . 8*2 )( *2min= + = + = inMaxV VdVo nG =2 288 242 2 O O L P V R 5 .1062* 8 *1 . 8 8 2 2 2
8、 2 = LACRnR 3.3 计算等效为24V输出的负载电阻和反射电阻 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ 实际计算步骤 3.4 取k3 426. 0 16 . 1 6 . 1 3* 6 . 1*3 95. 0 1 * * 95. 0 2 2 2 2 max max max = += += G G k Gk Q KHz G k f f r 5 .59 ) 6 . 1 1 1 (31 100 ) 1 1 (1 22 max min= + = + = KHz G k f f r 5 .108 ) 952. 0 1 1 (31 100 ) 1 1 (1 min max= + =
9、+ = 3.5 计算Q,fmin,fmax,Ls,Lp,Cr 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ 实际计算步骤 uH f RQ L r AC s72 100*2 5 .106*426. 0 2 * = nF QRf C ACr r35 426. 0*5 .106*100*2 1 *2 1 = uHLkLrp21672*3*= A LLf V pr inMax 36. 3 )21672(5 .108*4 420 )(4 I *max* m= + = + = A T V CCI d in strayossp05. 1 10*200 420 *10*500)2( 9 12 =+=
10、3.6 核算ImIp pImI 如不满足需降低Q或增大Lr+Lp 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ 4. 计算功率器件电压电流应力 实际计算步骤 4.1 初级电流有效值 A fL Rn nR V I rm L L O rms6 . 18 2 8 2 2 4 2 2 =+= 4.2 MOSFET电压,电流最大值,电流有效值 A I I rms Mosrms13. 1 2 6 . 1 2 _= VVVinMaxMos420= OCPMosMaxII=_ dsdsMosrmslossConductRRIP28. 1 2 _= 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！
11、实际计算步骤 4.3 次级整流管电压,电流,损耗(24V输出） 4824*2*2_=OMaxDVV )24(5 2 10 2 _VA I I o AvgD= WIVPAvgDAvgConductDlossConductD5 . 35*7 . 0*_= 4.4 谐振电容电流有效值、最大电压 A fL Rn nR V II rm L L O rmsrmsCr6 . 18 2 8 2 2 4 _ 2 2 =+= rr OCP rr Maxrms Maxin MaxCr Cf I Cf I V V 22 420 2 1 *2 2 _ _ _+=+ 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！
12、实际计算步骤 4.5 输出电容的电流有效值(f=fr,24V输出) AII I Ioo o RmsCo32. 2 8 8 22 2 2 2 _= = = 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ 5. 选择器件和变压器设计 实际计算步骤 MOSFET: 满足20裕量,电压500V，电流从发热和Coss考虑(保证 高压时ZVS) Cr: 满足RMS电流的要求，电压为计算值1.5倍左右 Co:满足RMS电流要求 D: 电压满足20裕量;电流考虑到不平衡,取40裕量，其余从发热考虑 变压器实际变比 35. 9 3 13 *1 . 8 1 *= + = + = + = k k n Lp L
13、pLr nnreal 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ 实际计算步骤 初级最小匝数(EER40) 5 .3210* 149*4 . 0*5 .59*2 )7 . 024(35. 9 *2 )( 3 min _= + = + = e doreal MinP ABf VVn N 选择次级匝数，计算初级匝数使其大于32.5T N12=2T; N24=4T Np=9.35*4=37.433 最终结果： Np=37T N12=2T N24=4T 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ LLC的几个问题讨论 1. 变压器变比和结构 2. 电流不对称 版权：世纪电源网|作
14、者：郭春明，未经允许不得转载！ LLC变压器磁阻模型 除了普通变压器的空气漏 磁外,LLC变压器有新的漏 磁路径，使漏感很大 磁电对偶关系 得到电路模型 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ LLC变压器电路模型 半个周期只有一路导通 漏感会使谐振时 的输出电压变高 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ LLC变压器电路模型 由于fr时的增益1,实际变比比理论变比大才能得到理论电压 a为理论变比,n 为实际变比 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ LLC变压器漏感的调整 增加初次级的距离增加了漏感 版权：世纪电源网|作者：郭春明，未经允许不得转载！ 一个变压器实测结果 初次级都不加3.6mm档墙 Lm=680uH,Ls=123uH 在次级加3.6mm档墙 Lm=680uH,Ls=140uH 初级加3.6mm,次级不加3.6mm档墙
