ZHCU869 February   2021

 

  1.   说明
  2.   资源
  3.   特性
  4.   应用
  5.   5
  6. 1系统说明
    1. 1.1 关键系统规格
  7. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1 UCC28180
      2. 2.3.2 UCC25640X
      3. 2.3.3 UCC24624
      4. 2.3.4 INA180
      5. 2.3.5 TLV760
      6. 2.3.6 TLV9001
      7. 2.3.7 TLV9101
      8. 2.3.8 UCC28911
      9. 2.3.9 ATL431
    4. 2.4 系统设计原理
      1. 2.4.1 PFC 级设计
        1. 2.4.1.1 设计参数
        2. 2.4.1.2 电流计算
        3. 2.4.1.3 桥式整流器
        4. 2.4.1.4 升压电感器设计
        5. 2.4.1.5 开关 MOSFET
        6. 2.4.1.6 升压二极管
        7. 2.4.1.7 输出电容器
        8. 2.4.1.8 感测电阻
      2. 2.4.2 LLC 级设计
        1. 2.4.2.1  设计参数
        2. 2.4.2.2  确定 Mg
        3. 2.4.2.3  LLC 增益范围 Mg_min 和 Mg_max
        4. 2.4.2.4  确定谐振网络的等效负载电阻
        5. 2.4.2.5  选择 LM/LR 之比 (LN) 以及 QE
        6. 2.4.2.6  开关频率
        7. 2.4.2.7  LLC 初级侧电流
        8. 2.4.2.8  LLC 次级侧电流
        9. 2.4.2.9  LLC 输出电容器
        10. 2.4.2.10 BLK 引脚分压器
        11. 2.4.2.11 电流感测电路（ISNS 引脚）
        12. 2.4.2.12 辅助 PSU
  8. 3硬件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 所需硬件
      1. 3.1.1 硬件
    2. 3.2 测试和结果
      1. 3.2.1 测试设置
        1. 3.2.1.1 测试条件
      2. 3.2.2 测试结果
        1. 3.2.2.1 效率和调节
          1. 3.2.2.1.1 性能数据
          2. 3.2.2.1.2 性能曲线
        2. 3.2.2.2 开关波形
          1. 3.2.2.2.1 PFC 级开关波形
          2. 3.2.2.2.2 LLC 级开关波形
          3. 3.2.2.2.3 LLC 次级侧同步驱动波形
          4. 3.2.2.2.4 输入波形
          5. 3.2.2.2.5 启动波形
          6. 3.2.2.2.6 动态负载特性
          7. 3.2.2.2.7 输出纹波
  9. 4设计和文档支持
    1. 4.1 设计文件
      1. 4.1.1 原理图
      2. 4.1.2 BOM
      3. 4.1.3 PCB 布局建议
      4. 4.1.4 Gerber 文件
      5. 4.1.5 装配图
    2. 4.2 工具与软件
    3. 4.3 文档支持
    4. 4.4 支持资源
    5.     商标
  10. 5作者简介

2.4.2 LLC 级设计

LLC 拓扑已广泛用于电信和服务器电源。LLC 拓扑可以通过改变频率来拓宽增益范围。LLC 拓扑通常适用于为宽输入直流电压范围生成恒定输出电压，或为恒定输入直流电压生成可变输出电压。频率范围越宽，LLC 设计就越不同。本设计中的直流/直流级必须支持 20 ms 的保持时间。LLC 拓扑可以在谐振频率下实现初级 MOSFET 的 ZVS 和次级二极管的 ZCS。考虑到效率，将转换器设计为在略低于满载谐振频率的频率下工作。

  1. 选择变压器

    可以自行构建变压器，也可以从 Wurth 购买变压器。详细规格可在 Wurth 网站上找到，P/N 750344508。

  2. 选择谐振电感器

    可以自行构建谐振电感器，也可以从 Wurth 购买谐振电感器。详细规格可在 Wurth 网站上找到，P/N 750344650/

    电感器端子交流电压可表示为：

    Equation12.
    GUID-20210112-CA0I-QM4X-L7TJ-2FV50JQNNKFL-low.gif

  3. 选择谐振电容

    该电容器以高频率承载全初级电流。需要使用低损耗因数器件，以防止器件过热。

    经过谐振电容器的交流电压可通过其阻抗乘以电流计算得出。

    Equation13.
    GUID-20210112-CA0I-NPTP-WCCW-CSTM7FVNFDQ4-low.gif

    Equation14.
    GUID-20210112-CA0I-SN5X-9PSH-MRQVXVFWNRR0-low.gif

    Equation15.
    GUID-20210112-CA0I-VDJK-V1VN-ZTTHDHVST5DL-low.gif

    Equation16.
    GUID-20210112-CA0I-JZJB-ZCB0-767F6FHNBD6Q-low.gif

  4. 选择初级侧 MOSFET

    各 MOSFET 检测输入电压作为其最大施加电压。选择 MOSFET 额定电压为最大恒压电压的 1.5 倍。

    Equation17.
    GUID-20210112-CA0I-SH5P-S8C1-P6DH800RR0DL-low.gif

    选择 MOSFET 额定电流为最大初级侧 RMS 电流的 1.1 倍。

    Equation18.
    GUID-20210112-CA0I-FL6R-QTKW-NFLG3B1FKC20-low.gif

    对于在 ZVS 中工作的 LLC 功率级，导通损耗可以忽略不计。必须根据 RDS(on) 和 Coss 选择 MOSFET。优化 Coss有助于最大限度地缩短实现 ZVS 所需的死区时间，从而最大限度地减少占空比损耗。UCC256403 的自适应死区时间优化功能有助于实现占空比的最大化，从而提高效率。

  5. 选择次级侧 MOSFET

    通过以下公式确定次级侧整流器额定电压：

    Equation19.
    GUID-20210112-CA0I-56SC-DZ2T-K9TFBQ4ZDBSP-low.gif

    通过以下公式确定次级侧 MOSFET 的额定电流：

    Equation20.
    GUID-20210112-CA0I-DTTC-QFHJ-KSGNMMQ0ZTMT-low.gif

    本参考设计采用 150V MOS （具有低 RDS(on) (7.6mΩ) 和 Qg (21nC)）。极低的 RDS(on) 有助于降低同步整流器的整体损耗。