半橋LLC拓撲中的諧振電感

為什么叫LLC，它是由一個諧振電感Lr，一個變壓器激磁電感Lm和諧振電容Cr組成的一個諧振網絡，所以將它們成為LLC拓撲結構。

諧振電感Lr在LLC拓撲結構里面主要是和諧振電容Cr組成諧振腔電路，產生諧振，所以在這個電路里面諧振電感Lr是沒有直流電流的，而是產生一個比較大的近似交流的正弦波電流。

這個是諧振電感和激磁電感的電流波形，粉紅色曲線是諧振電感電流波形，綠色曲線是激磁電感的電流波形。它們兩者的差就是傳遞到LLC副邊的電流波形。

那么諧振電感電流波形有什么特點呢？第一個是大的電流紋波；其次是沒有直流偏磁，也就是基本只有交流電流過流，沒有直流電流。

那么該如何去設計諧振電感的參數呢？

大家知道，在LLC拓撲中，它是利用工作頻率的變化去穩定輸出電壓的，不像一般的拓撲結構進行PWM調制，而是PFM進行LLC的調制。

那么LLC拓撲結構就有兩個諧振頻率，一個諧振頻率fr是激磁電感不參與諧振，只有諧振電感和諧振電容進行諧振；另外一個諧振頻率fm，也就是激磁電感參與諧振。

我們可以稱fr是諧振頻率點，fm為最低工作頻率點。通過這個LLC諧振變換器直流特性的曲線可以看出，它分為了ZVS區域和ZCS區域，為了保證系統一直處于ZVS，那么需要系統一直處于感性區域，否則低于fm頻率點容易進入ZCS容性區域，產生可靠性問題。

諧振頻率確定好之后，還有另外一個很重要的參數是k值，也就是激磁電感和諧振電感的比值。比如在通信電源中，k值一般推薦范圍3~5。當然，也可以把k值做的更高一點，這樣更有利于效率的提高，但是工作頻率的范圍會更寬，不利于控制。

諧振參數確定之后，那么如何進行諧振電感的設計。

首先是磁芯的選取，包括磁芯的材質和形狀，比如采用鐵氧體PQ系列的PC40材質；

然后就是線徑的選取，根據工作頻率，電流密度等參數選擇合適的線徑，可以采樣三層絕緣線，漆包線后者利茲線；

最后就是電感線圈的繞制方式，如果能一層完整鋪滿最好，這樣不論是對損耗，還是漏感，都有好處。

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