详细介绍：1、手把手教你入门设计半桥LLC开关电源设计，LLC谐振腔器件计算

文章目录

• 设计计算流程
• 设计目标和条件
• • 输入参数
  • 输出参数
  • fr1谐振频率点设定
• 求解基本量
• • 变压器匝比n
  • 求解原边峰值电流Ipk
  • 输出等效电阻Ro换算
  • 原边等效电阻Rac换算
  • 计算最大增益Gmax和最小Gmax
  • 设定K值
  • 计算最小工作频率
  • 计算最大Q值
  • 计算谐振电感Lr, 电容Cr和励磁电感Lm
  • 校核极限状态下是否进入容性区
  • 确定最大工作频率
  • 计算励磁电流
  • 最小死区时间
  • 选择变压器磁芯
  • • 计算原边匝数Np
    • 计算副边匝数Ns
    • 计算原边谐振电感，励磁电感有效值电流
    • 计算副边电流有效值
    • 原副边线径计算
  • 谐振电感设计
  • • 计算谐振腔电流
    • 计算谐振电感磁芯
    • 谐振电感匝数Nr
• MathCAD计算书分享

设计计算流程

设计目标和条件

已知设计目标和条件如下

输入参数

项目	值
最小输入电压	380V
额定输入电压	400V
最大输入电压	420V

输出参数

项目	值
最小输出电压	23V
额定输出电压	24V
最大输出电压	27V
额定输出电流	6.25A
最大输出电流@过流点	8.2A

fr1谐振频率点设定

为了EMI的问题，工作频率设置为100KHz

求解基本量

由于LLC电路设计时需要确保整个平台工作在感性区，从而实现软开关。

变压器匝比n

根据变压器变比公式

$$n=\frac{Vp}{V_o}=\frac{\frac{1}{2}{V}_{innor}}{V_{onor}}=\frac{200V}{24V}=8.33$$

求解原边峰值电流Ipk

$$I_{pk}=\frac{I_{spk}}{n}=\frac{I_{omax}\times \pi }{2n}=1.55A$$

输出等效电阻Ro换算

$$R_{onor}=\frac{V_{onor}}{I_{omax}}=\frac{24V}{8.2A}=2.82\Omega$$

当输出电压最小时，副边等效电阻最小
$$R_{omin}=\frac{V_{omin}}{I_{omax}}=\frac{23V}{8.2A}=2.80\Omega$$

原边等效电阻Rac换算

根据变比公式求原边最小阻抗

$$R_{acmin}=\frac{n^2\times 8\times R_{omin}}{{\pi }^2}=\frac{8.33^2\times 8\times R_{omin}}{{\pi }^2}=157.6\Omega$$

计算最大增益Gmax和最小Gmax

当输出电压最大时，增益最小，输入电压最小时，增益最大故

$$G_{min}=2\times n\times \frac{V_{omin}}{V_{inmax}}=2\times 8.33\times \frac{23V}{420V}=0.912$$

$$G_{max}=2\times n\times \frac{V_{omax}}{V_{inmin}}=2\times 8.33\times \frac{27V}{380V}=1.18$$

设定K值

K值是励磁电感和谐振电感的比值，比值越大，代表fr2与fr1之间的范围越大，考虑到IC控制情况，不希望一个小的输出电压变化带来工作频率较大得变化。这里取6

计算最小工作频率

$$f_{min}=\sqrt{1+k(1-G_{max}^2}$$