2.3 恒流寬電壓范圍輸出設(shè)計(jì)

　　半橋LLC 的直流增益為：

　　式中：n 為實(shí)際變壓器繞組匝比；Uin，Uo分別為輸入、輸出電壓。

　　可見，為得到最佳設(shè)計(jì)點(diǎn)（即諧振點(diǎn)），僅需取期望的變壓器繞組匝比Nnor=Uin /（2Uo）。

　　由圖2 可見，曲線增益越小，斜率越大。若滿載的工作點(diǎn)設(shè)計(jì)在諧振點(diǎn)，輸出電壓降至一半（即Gdc 降至0.5）時(shí)的工作頻率將達(dá)到2 倍諧振頻率以上， 工作頻率范圍很廣。為使工作頻率范圍變窄，可選擇增益曲線斜率大的一段，即Gdc《1.由式（3）及Nnor 計(jì)算式可知，若n《Nnor，則Gdc《1.圖3示出n=0.88Nnor 時(shí)的增益曲線及工作點(diǎn)。

　　圖3 恒流LLC 的工作點(diǎn)

　　圖3 中，虛線為Uo 在200~100 V 變化時(shí)對(duì)應(yīng)的Gdc， 實(shí)線為Uo 為200~100 V 時(shí)等效負(fù)載的增益曲線，Uo 相同時(shí)對(duì)應(yīng)的實(shí)線和虛線的交點(diǎn)即為電路實(shí)際的工作點(diǎn)。在此設(shè)計(jì)中，Uo 從200~100 V變化時(shí)，工作頻率的范圍為1.22f1~2.11f1.

　　3 參數(shù)分析與優(yōu)化

　　3.1 f1 選擇

　　考慮到磁元件的設(shè)計(jì)， 電路滿載時(shí)的工作頻率設(shè)計(jì)在100 kHz 左右較為理想。為保證半載工作效率，半載頻率不能太高。所以應(yīng)當(dāng)選擇增益曲線中斜率較大的一段，即Gdc《1.電路實(shí)際的工作頻率始終大于f1，所以應(yīng)選f1《100 kHz，設(shè)計(jì)在60~70 kHz 較為合理。

　　3.2 諧振參數(shù)Cr ， Lr

　　當(dāng)f1 一定時(shí)，Cr 越小，Lr 越大，Q 越大，增益曲線的斜率越大，故減小Cr 可使半載的工作頻率顯著降低。從提高半載效率的角度考慮，Cr 越小越好，但Cr 越小，其兩端的電壓峰值則越大，要降低Cr 的電壓應(yīng)力，Cr 應(yīng)取越大越好。設(shè)計(jì)中應(yīng)該折中考慮。Cr 確定后，根據(jù)f1 可計(jì)算出Lr 為：

　　3.3 n ， Lm 的選擇

　　為使開關(guān)頻率的范圍縮窄， 實(shí)際變壓器繞組匝比應(yīng)小于期望的變壓器繞組匝比，n《Nnor.n 減小，半載時(shí)的工作頻率降低，但同時(shí)滿載的工作頻率增高，工作點(diǎn)偏離諧振點(diǎn)較遠(yuǎn)，電路工作在更連續(xù)的狀態(tài)。在諧振電流還很大時(shí)，MOSFET 被強(qiáng)行關(guān)斷；二極管關(guān)斷時(shí)流過(guò)它的整流電流也很大。這樣MOSFET 和整流管的開關(guān)損耗會(huì)增大， 在大電流場(chǎng)合更加明顯。所以n 不宜取值過(guò)小。

　　從減小開關(guān)管導(dǎo)通損耗的角度考慮， 變壓器Lm 的值越大，初級(jí)電流有效值越小，開關(guān)管的導(dǎo)通損耗也越小，故希望Lm 越大越好。但Lr 一定時(shí)，Lm 越大則m 越大，增益曲線的斜率變小。為保證所需的Uo 使變換器的工作頻率范圍變寬，會(huì)影響Uo 降到一半時(shí)的效率。所以，在保證一定的開關(guān)頻率范圍的前提下，Lm 越大越好。

　　上述所有參數(shù)的設(shè)計(jì)需要綜合考慮多方面因素，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行合理的取舍，針對(duì)具體應(yīng)用場(chǎng)合找到最佳設(shè)計(jì)參數(shù)。