ZHDA219 July   2026 UCC25661

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2详细说明
    1. 2.1 LLC 设计
    2. 2.2 实际变压器模型
    3. 2.3 LLC 中的集成变压器及校正因数
    4. 2.4 用于性能验证的实际设计
  6. 3总结
  7. 4参考资料

LLC 中的集成变压器及校正因数

现在,我们将包含次级漏电感的新变压器模型放入该模型中,新模型如图 2-3 所示。

 包含次级漏电感的 FHA 模型图 2-3 包含次级漏电感的 FHA 模型

我们可以将集成设计 Mg_int 的增益表示为:

方程式 10. Mg_int=VOVI=ZLm||Re+ZLrZLm||Re+ZLr+ZLr+ZCr×ReRe+ZLr

其可简化为:

方程式 11. Mg_int=Ln×fn2fn2×Ln+1-1+j×fn×Qe×fn2×2×Ln+1-Ln+1

此处,fn 是开关频率除以谐振频率后的归一化值,即实际开关频率相对于谐振频率的比值。

方程式 12. fn=fSWfRES

fSW 是开关频率,fRES 是系统谐振频率,如下所示:

方程式 13. fRES=12π×LR×CR

LN 是励磁电感与谐振电感之比:

方程式 14. Ln=LMLR

Qe 是系统的品质因数:

方程式 15. Qe=LRCRRe

根据公式 (11),我们可以计算出不同 Qe 和 Ln 条件下的最大增益,并可将其绘制为图 2-4。该图展示了与分立谐振电感设计的差异:分立谐振电感设计的增益曲线在 1 处趋于平坦,而集成变压器设计的增益曲线则达到 1.1225。

 将次级漏电感纳入系统后系统的最大增益曲线图 2-4 将次级漏电感纳入系统后系统的最大增益曲线

在 LK = 85μH 且 LP = 510μH 条件下,不同 fn 和 Qe 对应的增益曲线如图 2-5 所示。

 将次级漏电感纳入系统后的增益曲线。LK = 85μH 且 LP = 510μH图 2-5 将次级漏电感纳入系统后的增益曲线。LK = 85μH 且 LP = 510μH

根据结果,我们可以得出:

  1. 与原始增益曲线相比,固定增益频率向低频移位。这是合理的,因为实际谐振电感为 LR + LR||LM,即等于 LK(根据我们的定义)。LK 和 LR 之间的关系可根据公式 (9) 重写为:
    方程式 16. LK=1-LM2LP2×Lp=2×Ln+1Ln+1×LR

    实际谐振频率 fRES' 可重写为:

    方程式 17. fRES'=Ln+12×Ln+1×fRES

    这表示实际谐振频率相对于 fn_int 的移位如下:

    方程式 18. fn_int=Ln+12×Ln+1
  2. 在 LLC 设计中,当 fSW = fRES' 时,我们可以找到增益与 Qe 值无关的固定点。在这里,实际系统谐振频率为 fRES'。我们将 fn_int 代入公式 (11),即可计算出任意 Qe 值下的固定增益 Mg_int_fixed 为:
方程式 19. Mg_int_fixed=Ln+1Ln=LPLM

在 LLC 设计中,我们通过调整理想匝数比来尝试使系统在该工作点工作,如下所示:

方程式 20. NPS=Mg_fixed×VDC2×VOUT

在分立谐振电感设计中,Mg_fixed = 1,匝数比等于 (VDC/2)/VOUT。在集成设计中,我们需要根据校正因数 Mg_int_fixed(等于 LP/LM)修改匝数比:

方程式 21. NPS_int=LPLM×VDC2×VOUT