【正文】 表 2 在不同氣隙長度下測量 Lp 和 Lr 第 33 頁 共 51 頁 【步 8】選擇選擇電容器 當(dāng)選擇諧振電容器時，額定電流應(yīng)該予以考慮，因?yàn)橄喈?dāng)大的電流經(jīng)過電容，電流 RMS流過諧振電流被給出： ALLMf VVnnIEIrpVFffRMSCr )(24)(221 20020 ??????????????????? ? (419) 在正?？刂葡略叺姆逯惦娏? AII R M SCpeakC rr ?? 正常的操作下諧振電容的額定電壓被給出： rR M SCinnomC CfIVV rr 0m a x222 ??? (420) 在電流 peakCrI處 OCP 水平設(shè)置 50%欲度的 3A電流 VCfIVVrR M SCinnomCrr3 3 6222 0m a x??? ? (421) 盡管如此，諧振電容電壓更加增高比這種在過載或空載的情況下，實(shí)際電容器的選擇是于過電流保護(hù)（ OCP）指示上。從這個組合線軸中，線圈的匝數(shù)和纏繞的結(jié)構(gòu)是決定 Lr 值的主要因素，而中心的間隙長度不會影響 Lr 太多， Lp 很容易被控制通過適合的間隙長度。因?yàn)?LLC 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)需要一個相當(dāng)大的 Lr，一個可組合線圈代表性使用。從圖 413 增益曲線最小開關(guān)頻率為78kHZ。為了獲得最小開關(guān)頻率，增益方程 46 繪制增益曲線和閱讀最小開關(guān)頻率。選擇諧振頻率 100kHZ，諧振元件參數(shù)如下： nFRQfC acr 332 1 0 ?? ? uHCfL rr 76)2( 1 20 ?? ? uHmLL rp 380?? 【步六】設(shè)計(jì)變壓器 變壓器設(shè)計(jì)的最壞的情況是最小開關(guān)頻率條件下。因?yàn)?15%的欲度，要求增益為 。 假設(shè) VF 是 ? ? ? ? 4002 m i n0 m a x ??????? MVVVNNn Finsp 【步四】計(jì)算等效負(fù)載電阻 從方程 412 獲得變壓器匝數(shù)比，等效負(fù)載得到為： 022028PVnRac ?? (413) ??? ???? 26621066488 2 2202202?? PVnR ac 【步五】設(shè)計(jì)諧振網(wǎng)絡(luò) 隨 m 值選擇在【步二】，讀取適當(dāng) Q 值從圖 411 峰值增益曲線允許足夠峰值增益，考慮到負(fù)荷暫態(tài)穩(wěn)定的零電壓開關(guān)（零電壓）的運(yùn)作， 10~20%的邊緣應(yīng)被推出在最大增益當(dāng)決定峰值增益。太小的 m導(dǎo)致變壓器和惡化功效不好的耦合。 從方程 46 可以觀察出， 0f 增益在 0f 是一個 m(m=Lp/Lr)的函數(shù)，增益 0f 通過選擇 m 的值決定的。自從 LLC諧振變換器的輸入 被 PFC 輸出電壓補(bǔ)充?？紤]持有時間的最低輸入電壓被給出 : DLHUinO P F Cin C TPVV 22m in ?? （ 49） 假設(shè)效率是 92% WEPPffin ??? VVV PFCOin 4 0 a x ?? VC TPVVDLHUinO P F Cin 26210100 102022824002 6 322m i n ?? ??????? ? ? 【步二】確定最大和最小電壓增益的共振網(wǎng)絡(luò) 在討論的上一節(jié)中，該 LLC 諧振變換器周圍共振頻率這里典型的操作。如果無參考數(shù)據(jù)的情況下，用 Eff=~ 為低電壓輸出應(yīng)用和 Eff=~ 為高電壓輸出應(yīng)用。中心的綜合變壓器二次側(cè)是用來和輸入是從功 率因素校正（ PFC）調(diào)整來提供的。代表性在 10~20%最大增益是用來作為極限實(shí)際設(shè)計(jì)，如圖 49 所示。不過，零電壓開關(guān)條件是失去低于峰值點(diǎn)。 LLC 諧振轉(zhuǎn)換器可用輸入電壓范圍通過峰值電壓增益決定的。當(dāng)在電容區(qū)運(yùn)行時， MOSFET 的體二極管在開關(guān)轉(zhuǎn)換間逆向恢復(fù)，從而導(dǎo)致嚴(yán)重噪音。這是允許 MOSFET 開啟零電壓（零電壓開關(guān)）。在頻率操作下要求頻率跳躍，以避免開關(guān)頻率過多增加。 另一方面，關(guān)于上述共振運(yùn)作比下面共振控制有較小的傳導(dǎo)損耗，能看出，在抵輸出電壓應(yīng)用中效益較好，如液晶顯示器 LCD 或筆記本電腦適配器，而肖耐基二極管可用與二次側(cè)和反向恢復(fù)問題是無意義的。與此同時，調(diào)高諧振頻率（方案二）能使環(huán)流達(dá)到最小，但是整流二極管不能轉(zhuǎn)向。 考慮運(yùn)行方式和可以達(dá)到的最大增益運(yùn)作模式 LLC 諧振轉(zhuǎn)換器能控制頻率低于或高于諧振頻率 fo,如插圖 47 所示，圖 48 所示是變壓器二次側(cè)和二次電流每次動作的波形圖，控制低于諧振頻率（方案一）在整流二極管二次側(cè)允許軟件折算。然而，當(dāng)實(shí)現(xiàn)磁感元件與綜合變壓器，共振頻率 0? 上增益大于有效增益造成的原因是變壓器副邊的漏電感。圖 46通過校準(zhǔn)了注意方程 42 通過修正等效線圈。實(shí)際變壓器， Lp 和 Lr，同二次線圈繞組的斷路和短路能衡量原邊。 圖 46 LLC 諧振變換器典型的增益曲線圖（ m=3） 考慮整體 變壓器 在實(shí)際設(shè) 計(jì)中 ，這是 使用整體變壓器 共同實(shí)現(xiàn)磁性元件（ 串聯(lián) 電感和并聯(lián)電感），那里第 25 頁 共 51 頁 的漏感被用來作為分流電感器，用這種方法營造磁化元件。與此同時，當(dāng) Q 增大是（負(fù)載增大），峰值增益頻率移動到 fo和峰值增益下降。它應(yīng)該指出的是峰值電壓增益即不發(fā)生在 fo 也不發(fā)生在 fp。因此，這是很自然的控制轉(zhuǎn)換器周圍共振頻率，以最大限度地減少開關(guān)頻率的變異。能得出圖 45 交流等效電路，得出電壓增益 M 得出如下： ? ?? ?QmjmVnVtVtnVVnVVVMpininFdFRIFdFRO11112)s i n (24)s i n (42020222000?????????????????????????????????????????????? （ 42） 而 rmp LLL ?? , 0228 RnRac ??,rpLL?m 第 24 頁 共 51 頁 acrr RCLQ 1? ,rrCL10 ?? ,rrp CL1?? 從方程 （ 42） 可以看出有兩個共振頻率，一個是由 Lr 和 Cr 決定的另一個是由 Lp 和 Cr決定的 方程 （ 42） 表明增益在共振頻率 0? 中，不論以何種負(fù)荷變化是一致的，給出如下： 1)1(222020 ?????ppinmVnVM??? 0???at (43) 方程 （ 43） 的增益是繪制在圖 46 不同于 Q 值 m=3,fo=100HZ,fp=57kHZ。初級側(cè)電路 因輸入電流器的出現(xiàn) 取而代之的是一個正弦電流源 Iac，和一個方波電壓 VRI， 。由于整流在二次側(cè)作為一個阻抗變壓器相當(dāng)于負(fù)載阻抗。 【 3】整流器網(wǎng)絡(luò)通過整流二極管和電容整頓交流電流產(chǎn)生直流電壓。該諧振網(wǎng)絡(luò)過濾更高的諧波電流，本質(zhì)上，只有正弦電流允許流量通過諧振網(wǎng)絡(luò)甚至盡管方波電壓應(yīng)用與共振網(wǎng)第 22 頁 共 51 頁 絡(luò)。 【 1】方波發(fā)生器產(chǎn)生的方波電壓 Vd，通過控制開關(guān) Q1 和 Q2 交替以 50%的工作周期為每次轉(zhuǎn)換，小段停滯時間通常是在連續(xù)變換中產(chǎn)生的，方波發(fā)生階段可建成一個全橋或半橋。 這在一次側(cè)的慣性前進(jìn)而不涉及能量轉(zhuǎn)換，初級側(cè)電流 IP 是磁化電流和二次側(cè)電流的總和，涉及到原來的。操作頻率好像共振頻率的假定是通過 Lr和 Cr 決定的。 LLC諧振變換器和近似值 圖 42 顯示是一個半橋 LLC 諧振變換器的簡化示意圖， Lm是磁化電感作為一個并聯(lián)電感器， Lr 是一連串諧振電感和 Cr 是諧振電容器。對于半橋 LLC而言，次級二極管始終處于關(guān)閉狀態(tài)?？偟膩砜?， LLC 轉(zhuǎn)換器工作在 5 種不同的工作狀態(tài)，分別是： a) 在 Fs 和Fmin 之間； b)直接諧振在 Fs； c)高于 Fs； d)在 Fs 和 Fmin 之間 過載； e)低于 Fmin。功率需求較低時，工作頻率相當(dāng)高，超出諧振點(diǎn)。其中， 第 21 頁 共 51 頁 SSS LCF ?21? ， ? ?MSS LLCF ?? ?2 1m in 。 半橋 LLC轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài) 根據(jù)負(fù)載條件的不同， LLC 轉(zhuǎn)換器的頻率會出現(xiàn)變化。此外，變壓器繞組的冷卻條件更好，且初級和次級繞組之間可以方便地實(shí)現(xiàn)絕緣。 在另一種集成的解決方案中，變壓器的漏電感被用作諧振電感 (LLK=LS)。這使得設(shè)計(jì)靈活性也就更高，令設(shè)計(jì)人員可以靈活設(shè)置的 Ls 和 Lm 的值；此外， EMI 幅射也更低。這兩種解決方案各有其優(yōu)缺點(diǎn)，采用這兩種方案的 LLC 的工作方式也有輕微差別。 顧名思義，半橋 LLC 轉(zhuǎn)換器中包含 2個電感 (勵磁電感 Lm 和串聯(lián)的諧振電感 Ls)。 第 20 頁 共 51 頁 D CI N P U TL sM 1M 2L mC sT 1D 1D 2D CO U T P U TD CI N P U TL sM 1M 2L mT 1D 1D 2D CO U T P U TD 3D 4C O 1C O 2( a )( b ) 圖 41 半橋 LLC 轉(zhuǎn)換器的兩種不同配置： (a)單諧振電容； (b)分體諧振電容 與單個諧振電容配置相比，分體諧振電容配置的輸入電流紋波和均方根值較小，諧振電容僅處理一半的均方根電流，且所用電容的電容量僅為單諧振電容的一半。這種方案需要耐高壓 (600 至 1,500 V)的諧振電容。如圖 41所示?？偟膩砜?，半橋 LLC 串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器是適用于中、高輸出電壓轉(zhuǎn)換器的高性價比、高能效和 EMI 性能優(yōu)異的解決方案。在所有正常負(fù)載條件下，初級開關(guān)都可以工作在零電壓開關(guān) (ZVS)條件。通常反激 式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最適用于功率不超過 70 W、面板尺寸不超過 21 英寸的應(yīng)用，雙反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)則適合功率介于120 W 至 180 W 之間、 26 至 32 英寸的應(yīng)用，而半橋 LLC 則在 120 W 至 300 W乃至更高功率范圍下都適用，適合于從中等 (26 至 32 英寸 )、較大 (37 英寸 )和大尺寸 (大于 40 英寸 )等更寬范圍的應(yīng)用。雖然開關(guān)電源可以采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)眾多，但雙電感加單電容 (LLC)串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器在滿足這些應(yīng)用要求方面擁有獨(dú)特的優(yōu)勢。 近年來，液晶電視 (LCD TV)和等離子電視 (PDP TV)市場迅速增長 。此外，還包括其它一些考慮因素，如初級電流和諧振電容的參數(shù)確定、次級整流設(shè)計(jì)和輸出電容參數(shù)的確定、諧振電感的平衡性、變壓器繞組參數(shù)的確定和變壓器的制作等。雖然開關(guān)電源可以采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)眾多，但雙電感加單電容 (LLC)串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器在滿足這些應(yīng)第 19 頁 共 51 頁 用要求 方面擁有獨(dú)特的優(yōu)勢。 從設(shè)計(jì)上來看， NCP1396A推薦用于大功率消費(fèi)類應(yīng)用設(shè)計(jì)，在這些設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員能夠使用外部啟動電阻，而 NCP1396B更適合于工業(yè) /醫(yī)療應(yīng)用，這些應(yīng)用中的 12 V輔助電源能夠直接為芯片供電。 面向各種多樣化的電源應(yīng)用設(shè)計(jì)， NCP1396 提供有兩種型號選擇： A 和 B。此外，可調(diào)整的死區(qū)時間可以幫助解決上方與下方晶體管相互傳導(dǎo)的問題，同時確保一次端開關(guān)在所有負(fù)載情 況下的零電壓轉(zhuǎn)換 (ZVS)，并輕松實(shí)現(xiàn)跳周期模式來改善待機(jī)能耗以及空載時的工作效率。它們均為為構(gòu)建可靠及穩(wěn)固的諧振模式開關(guān)電源提供了所有必需功能，具有極低的待機(jī)能耗。0)(1 2/)2/)(/1()/1)(/1( (37) 進(jìn)一步求 D2，已知 t=DTs 時， i0= iP’,以 — V0/L 速率下降； t=(D+D2)Ts 時， i0=0；故有 D2Ts=L iP’/ V0 (38) 將 iP’代入，可得 D2=DV1/nV0 將式 (38)代入式 (37)，可得平均輸出電流 i1(avg)=I0= DV1 iP’/2nV0=D2V12Ts/2n2LV0 將式 (36)中 Re=2n2L/D2T 值代入，則有 I0=V12/V0Re 輸出功率 P0=V0I0=V12/Re=P1 上述分析說明：輸出功率等于輸入功率，沒有功率損耗； DCDC 反激變換器在 DCM模式下，是一個可控的無損電阻 。 圖 3