PDF《LLC设计步骤》

LLC设计步骤 ?LLC的基本原理 ?LLC的设计方法 ?LLC的几个问题 LLC的基本原理 MOSFET适合零电压开关

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1 DS CV 开通损耗 + MOSFET适合零电压开关 关断损耗 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来时有 电流从S到D流通,LLC可以实现 VDS VGS ir 关断损耗避免不了 LLC的架构 L L C 两个谐振频率 ( ) r p s r r s r s p C L L f C L f L L k + = = = π π

2 1

2 1

2 LLC的详细工作过程 Acrobat Document 输入FHA等效电路 )

2 sin(

1 2

2 .

..

5 ,

3 ,

1 t f n n Vin Vin Vs sw n π π ∑ = + = )

2 sin(

2 1 t f Vin Vs s π π = Ir 输出FHA等效电路 )

2 sin(

4 1 R s o t f V Vr ? π π ? = )

2 sin(

1 1 R s R t f I Ir ? π ? =

1 2 /

0 2 | )

2 sin( |

1 2 R Ts R R o I dt fst I Ts I π ? π = ? = ∫

2 2

1 1

8 *

8 ) ( ) ( Re π π R I V t i t V o o r r = = = Vr1, Ir1同相,所以阻抗为电阻 Vr1 Ir1 输出FHA等效电路 等效到初级侧 R n n RAC

2 2

2 8 Re π = = o r p V n nV V π

4 1 = = LLC的简化FHA等效电路 ) // ( /

1 //

4 4

2 | |

1 1 Rac sLp sLr sCr Rac sLp V V V V n n Vin nVo G S P S P + + = = = = π π

1 2

2 1 Vs Vin Vin Vs π π = ? = p o o r p V n V V n nV V

4 4

1 π π = ? = = 归一化增益 LLC的稳压原理

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2 2

2 ]}

1 ) [( * ) ( { }

1 ) ( * )

1 {( ) ( * | ) ( | ? + ? + = x x Qk x k x k f G 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 s r R L f Q π

2 = s p L L k = LLC的DC特性 ZVS区域1 ZVS区域2 ZCS区域 ZVS区域1的波形 f>

fr 开关频率大于谐振频率 上管开通前电流由S-D流通 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 ZVS区域2的波形 fIp, 不满足重选Q Ip Im 输入电压最 高时的Im 保证ZVS的Ip 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 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=24*10+12*4=288W 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 3. 计算变压器变比和谐振元件值 3.1 理论变比

1 .

8 7 .

0 24

2 400

2 = + = + = D o inNom V V V n 实际计算步骤 3.2 最高、最低输入电压的增益

6 .

1 250 )

7 .

0 24 ( *

1 .

8 *

2 ) ( *

2 max = + = + = inMin V Vd Vo n G

952 .

0 420 )

7 .

0 24 ( *

1 .

8 *

2 ) ( *

2 min = + = + = inMax V Vd Vo n G ? = = =

2 288

242 2 O O L P V R

5 .

106 2 *

8 *

1 .

8 8

2 2

2 2 = = = π π L AC R n R 3.3 计算等效为24V输出的负载电阻和反射电阻 实际计算步骤 3.4 取k=3

426 .

0 1

6 .

1 6 .

1 3 *

6 .

1 *

3 95 .

0 1 * *

95 .

0 2

2 2

2 max max max = ? + = ? + = G G k G k Q KHz G k f f r

5 .

59 )

6 .

1 1

1 (

3 1

100 )

1 1 (

1 2

2 max min = ? + = ? + = KHz G k f f r

5 .

108 )

952 .

0 1

1 (

3 1

100 )

1 1 (

1 min max = ? + = ? + = 3.5 计算Q,fmin,fmax,Ls,Lp,Cr 实际计算步骤 uH f R Q L r AC s

72 100 *

2 5 .

106 *

426 .

0 2 * = = = π π nF Q R f C AC r r