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如何设计LLC串联谐振转换器

菜鸟
2014-09-24 10:31:05    评分

      如何设计LLC串联谐振转换器

      谐振转换器,尤其是LLC串联谐振转换器(LLC-SRC)(如图1所示),在过去的十年里非常流行。

图1 半桥LLC串联谐振转换器


        相比传统的PWM转换器,LLC-SRC有以下几点优点:

·         更少的元件数量

·         更高的转换效率

·         更低的传导/辐射电磁干扰(EMI)

·         所有电路开关的电压应力低

 

        所有这些优点看起来不错,但其电压增益方程非常复杂,如下所示:


        “等一下!在增益方程有多于两个的变量!我不会那样做。”

        不要放弃的如此之快。只需要几分钟看完下面的叙述,就会知道如何玩转LLC-SRC。你只需要弄清楚如何确定变压器匝数比和谐振回路参数。

 

       让我们先来克服这令你震惊的电压增益方程。LLC-SRC在谐振回路的输入产生一个方波需要主开关50%的工作周期。通过正弦近似,LLC-SRC可以简化为如下线性电路:

图2 线性化LLC串联谐振转换器

       电压增益方程来源于这个线性电路,但是让我们现在开始忽略那个“难背”的方程。要注意,LLC-SRC效率优化的开关频率fs等于共振频率fr。当fs = fr时,一系列连接的LC阻抗变为0,那么上述线性电路就变成下图图3所示的电路。


图3 在fs=fr时的线性化LLC串联谐振变换器

        输入电压和电流同相,没有无功功率电路中消耗。那么输入/输出电压增益为:

       简而言之,你只需要利用上面方程来设计变压器匝数比,将转换器效率优化的输入电压代入。当讨论谐振回路参数(Lr、Lm和Cs)设计时,我们需要考虑多方面因素。简单的谐振回路参数设计是从LLC-SRC参考设计开始的。例如,PMP5141中,Lr = 72µh,Lm ~ 350µh,和Cr = 0.033µF适用于280 v到400 v输入电压范围,240 w输出功率。好的,我们得到了所有设计240 w LLC-SRC谐振回路的细节。我们怎样从这一点出发呢?很容易,只要记住以下调整谐振回路参数的关键提示:

·         Lm / Lr比率的上升会减小调节范围(输入或输出)。

·         Lr / Cr比率的上升会导致更差的的负载调整率和更小的调节范围。

 

       如果你的LLC-SRC需要更大的输入电压范围,那么你需要一个更低的Lm / Lr率。如果你设计的LLC-SRC函数在一个更高的功率级那么你需要一个更低的Lr / Cr率。一旦你有新的谐振回路参数,那么便需要检查不同输入电压下的增益曲线,确保在满载时获得足够高的输出电压。下面的PMP5141 LLC-SRC增益曲线显示, 输入电压在280 v到400 v之间时,我有足够的增益在240 w负载的情况下提供24 V的输出电压。

    看,也不是那么的困难的哦!~现在你应该感到LLC-SRC设计会令你感到更加轻松。访问TI设计去发现更多LLC-SRC参考设计。一些LLC-SRC设计示例如下:

·         PMP5327——两级电源,42 V / 6A输出。

·         PMP5967——295 VDC - 400 VDC直流输入,12V / 460 W输出。

·         PMP8911 ——两级电源,290 VDC - 400 VDC LLC-SRC输入,56 V / 100W输出。

·         PMP8920 ——两级电源,290 VDC - 400 VDC LLC-SRC输入,12 V / 100W输出。

 

 (文章原址:

http://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/archive/2014/09/23/powerlab-notes-get-to-know-llc-series-resonant-converter-design.aspx

 (LLC谐振转换器之分析:http://www.eepw.com.cn/article/227138_2.htm





关键词: 设计     LLC     串联     谐振     转换器    

院士
2014-09-24 14:09:38    评分
2楼
yes

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