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LLC谐振变换器的参数设计
作者：戴慧来源：《科技视界》2014年第16期
【摘要】由于LLC谐振变换器可以提升变换效率，提高功率密度，符合开关电源小型化和轻量化的要求，因而得到了越来越广泛的研究和应用。本文设计了24V3A输出LLC谐振变换器。在分析了LLC谐振变换器的工作原理之后，给出了简洁而有效的参数设计方法。最后通过样机进行了实验验证，实验结果验证了分析的可行性与设计方法的有效性。【关键词】LLC谐振；零电压开关；参数设计0引言由于LLC谐振变换器可以在全负载范围内实现原边开关管的零电压开关，副边整流二极管能够实现零电流关断，这样产生的电磁干扰小，容易满足开关电源高效率、高功率密度的要求，得到了越来越多的研究与应用12。但是LLC谐振变换器电路特性比较复杂，这也导致其参数设计较为复杂抽象，阻碍了LLC谐振变换器的实际应用34。本文给出了LLC谐振网络的参数设计与优化的方法，并通过实验对该参数设计方法进行了验证。1拓扑结构给出了半桥LLC谐振变换器的主电路拓扑，Q1、Q2为理想开关管，D1、D2为其体二极管，Coss1、Coss2为相应的寄生电容，Lr为谐振电感、Cr为谐振电容，Lm为变压器激磁电感，DR1、DR2为整流二极管。2工作原理通常LLC谐振变换器工作在fmfr区间。当LLC谐振变换器工作在fm模态1（t0Q2关断之后，iLr电流仍为反向，此电流给COSS2充电，同时给COSS1放电，直到COSS1电压降到零，二极管D1导通，因此Q1开通时可以实现零电压开通。变压器原边电流ip为iLr与iLm之差，此时副边整流二极管DR1导通，变压器副边电压即为输出电压VO，原边电压为
VO，励磁电感Lm的电压被箝位，励磁电流iLm线性上升，Lr和Cr参与谐振。模态2（t1模态1t0
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模态2t1模态3t2模态4t3在t1时刻，Q1零电压开通。流过Q1的电流呈正弦形式上升，励磁电流iLm线性上升，原边给负载供电。当谐振电流经过最高点下降到与励磁电流相等时，变压器原边电流逐渐下降到零，副边整流二极管DRl的电流同时下降到零，整流二极管DR1零电流关断，解决了二极管反向恢复的问题。模态3（t2在t3时刻，D1零电流关断，励磁电感不再被箝位，参与到谐振中此时，谐振频率由fr变为fm，谐振周期变长，在这个阶段中，谐振电流近似保持不变。直到t3时刻，Q1关断，模态3结束。模态4（t3在t3时刻Q1关断，谐振电流对Q1的结电容COSS1充电，同时给Q2的结电容COSS2放电，由于结电容的缓冲作用，Q1r