电源谐振转换器电路的设计方案技巧

1、电源谐振转换器电路的设计方法和传统脉宽调制（PWM电源转换器不同的是，谐振转换器通过频率调制来调节输出电压。因此，谐振转换器的设计方法也与 PWM转换器的设计方法有所异。在各种类型的谐振转换器中，图1的LLC串联谐振转换器（LLC-SRC格外引人瞩目因为它有更强的输出调节功 能、更小的循环电流和更低的电路成本。Cr Lr图 n 具有交 3R (ac)壮 i備 tfifeK 的di1 ng on. com串联谐振特性允许直流（DC /DC LLC-SRC中的开关网络（如 图2所 示）拥有很宽范围的零电压开关（ZVS ；因此，LLC-SRC能在前端电源应 用中轻松实现超过94%的效率，并能在高开关

2、频率下 运行。Switching Network图Z山讯振半桥转换器WWW. di an g un. c皿和PWM专换器的设计过程相似，当设计LLC-SRC时，第一个步 骤是 选择满负载情况下所需的工作频率。剩下的步骤就不同了，因为谐振转换 器里没有占空比因数。在LLC-SRC中占空比保持不变，是50%,非常理想。图3展示了 LLC-SRC的设计流程图（来自TI电源设计 研讨会主题“设计LLC谐振半桥电源转换器”）。Mg/Qe和Mg/fn图表中的增益曲线是由图1所示的LLC谐振槽 路（它 也是LLC谐振半桥转换器的线性化电路）衍生而来的。图3提供了 LLC谐振半桥转换器的简单电路参数选择过程。

3、通您就能设计岀在所有输过检查增益曲线上的fn_min fnjnax位置,入条件下开关网络上均具有ZVS的高效LLC谐振半桥变换器。当设计LLC谐振半桥变换器时，请谨记:任何时候，在Mg/fn图表中fn_min都需要高于增益曲线的脊 线。这 是为确保金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET能保持ZVS状态。LLC-SRC的效率只能在一个操作点进行优化。当fsw= fo时，串联Lr和Cr变成零阻抗状态（图4）;该转换器在那个点具 有最高的效率。您需要 决定自己想优化的线路/负载条件，并确保您的开关频率在那样的条件下 是谐振频率。可込利的肉侑増兹毎总电品廣因艘Q*谐抿电选舞4和Q,对IB购查用Wf

4、,谐振电标進化類审G这姿值是否在PF*； 衣團内号S3图3： LLC背振半桥箜换器设计流程碍W 討红昭I等离子和液晶电视如今已经走入了千家万户，这两种电器的开关电源设计比较特殊，只能采用有源或者无源 PFC模式，并且需要 能够长时间在无散热通风的环境下工作。这就要求电源不仅要拥有高功率 密度和平滑的电磁干扰信号，还要尽量少的使用元器件。而 在这些方面， 半桥LLC谐振转换器拥有诸多的优势。Cr Lri 一图4：当fswho时具有a*入備出电压fflLLOSkw. diangon. com半桥LL谐振电容和谐振电感的配置单谐振电容和分体谐振电容都存在于半桥转换器当中。对于单谐振电容配置而言，它的

5、输入电流纹波和均方根(RMS值较高，而 且流经谐振电容的均方根流较大。这种方案需要耐高压(6001,500V)的谐振电容。不过，这种方案也存在尺寸小、布线简单等优 点。分体谐振电容相较于单个谐振电容而言，其输入电流纹波和均 方根值 较小。谐振电容仅处理一半的均方根电流，且所用电容的电容量仅为单谐 振电容的一半。当利用钳位二极管(D3和D4)进行简单、廉价的过载保护时，这种方案中，谐振电容可以采用450V较低额定电压工作。顾名思义，半桥LLC转换器中包含2个电感(励 磁电感 Lm和串联的谐振电感Ls) o根据谐振电感位置的不同，谐 振回路也包括 两种不同的配置，一种为分立解决方案，另一种为集 成

6、解决方案。这两种 解决方案各有其优缺点，采用这两种方案的LLC的工作方式也有轻微差 别。(a)单诡振电容.(b)分体谗振电容.ffi订 半桥換務的旃种不同www. d i angon. com将谐振电感安装在变压器外面是有目地的。其能够帮助设计者提高设计的灵活性，令设计人员可以灵活设置Ls和Lm的值。此外，EMI幅射也更低。不过，这种解决方案的缺点在于，变压器初级和次 级绕组间的绝缘变得复杂，并且绕组的冷却条件变差，并需要组装更多元 件。r(b)（引分立解氛芳案；（b）集縑辭决右案”图2谐振储的甜的两种不同壮皿茁在另一种集成的解决方案中，变压器的漏电感被用作谐振电感（LLK=LS。这种解决方案只需1个磁性元件，而且会使得开关电源的尺寸更小。此外，变压器