优子集团及腾盛博药生物科技本周寻求香港联交所上市批准
06-18
随着开关电源的发展，软开关技术得到了广泛的发展和应用。
已经开发了许多高效电路拓扑，主要是谐振型。
软开关拓扑和PWM型软开关拓扑。
近年来，随着半导体器件制造技术的发展，开关管的导通电阻、寄生电容和反向恢复时间越来越小，这为谐振变换器的发展提供了又一个机遇。
对于谐振变换器来说，如果设计得当，可以实现软开关变换，使得开关电源具有更高的效率。
LLC谐振转换器实际上源自不对称半桥电路，它采用宽度调制（PWM）控制，而LLC谐振则采用频率调制（PFM）。
LLC 谐振转换器因其能够在宽输入和负载变化下工作而在工业应用中受到广泛关注。
在传统 PWM 转换器中，功率开关以硬开关模式运行，具有较高的开关损耗和电磁干扰 (EMI)。
然而，在LLC谐振变换器中，开关管可以通过零电压开关（ZVS）导通，输出整流二极管也可以通过零电流开关（ZCS）关断，从而最大限度地减少损耗。
因此，高频、高功率密度、高效率的转换器变得可行。
我们有没有想过为什么某些设计中 LLC 串联谐振转换器 (LLC-SRC) 的测量开关频率 (f sw ) 与我们的计算结果如此不同？ 要了解这种差异的原因，我们先从基本的隔离式 LLC-SRC 开始，如图 1 所示。
基本的隔离式 LLC-SRC 由半桥 (S 1、S 2)、谐振电容器组成(Cr)、谐振电感器 (L r) 和理想变压器（L m 作为磁化电感器）。
大多数 AC/DC 电源设计人员使用正弦近似对这种基本隔离式 LLC-SRC 进行线性化，以获得输入到输出电压增益并预测不同条件下的开关频率。
随着 f sw 接近更高的谐振频率 (fr=1/(2π(L r C r) 0.5)。
图 1：基本隔离式 LLC 串联谐振转换器 但是，我们可能会注意到，在我们的一些产品中设计中，测量的开关频率与使用上述线性化过程的计算结果相差甚远，那么为什么计算结果与测量结果之间仍然存在差异 如果我们仔细检查线性化过程，我们会注意到。
它假设一个没有漏感的理想变压器，因此考虑到实际变压器中不可避免的漏感，我们的测量和计算之间会存在差异。
当使用单个集成变压器（例如变压器漏感）作为谐振电感L r 时，差异显着增加，因为变压器的磁化电感不再比其漏感大得多。
为了解决这个问题，我们需要使用如图2所示的变压器模型对变压器进行改造。
图2：带有集成变压器的隔离式LLC串联谐振变换器 如果输出绕组时变压器的初级电感为定义开路时的L p ，输出绕组短路时变压器的漏感定义为L lk ，则L m 、L r1 、L p 和L lk 之间的关系可表示为公式 1 至 3 中。
其中 k XFMR 是变压器耦合系数。
通过使用图 2 中的集成变压器模型和上面的方程，我们可以检查计算和测量之间的差异。
适用于消费电子产品的低电压宽输入 LLC 谐振转换器 (12V/10A) TI Designs 参考设计可在宽输入范围（VAC 至 VAC）内运行，并包含一个集成变压器。
为了保持良好的输出规格，参考设计中的 L p /L lk (86.9μH/22.3μH = 3.9) 比率低于常见离线 LLC-SRC 设计的比率。
低 L p /L lk 比率使变压器远非理想，因此该设计是一个很好的示例，说明如果我们在具有不良耦合变压器的 LLC-SRC 上使用图 1 中的模型，我们可以获得多大的差异。
图3显示了基于图1的计算结果（假设L lk = L r且L m = L p -L lk），以及图2的模型和测量结果。
期间12V输出负载为6A测试。
图3：计算和测量的PMP开关频率之间的比较 我们可以看到，使用图1中变压器模型的计算结果与实际测量结果相差甚远。
相比之下，通过使用图 2 中适当的变压器模型，计算结果更接近实际开关频率。
因此，下次我们开始 LLC-SRC 设计时，一旦我们决定使用具有良好耦合变压器的外部 L r 或单个集成变压器，请确保使用正确的变压器模型。
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