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LLC公式推导 ST

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  • 2022-01-25
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标签: 电源

电源

LLC公式推导  ST  LLC公式推导  ST

Simplified Analysis and Design of Series-
resonant LLC Half-bridge Converters
MLD GROUP
INDUSTRIAL & POWER CONVERSION DIVISION
Off-line SMPS BU Application Lab
I&PC Div. - Off-line SMPS Appl. Lab
Presentation Outline
• LLC series-resonant Half-bridge: operation
and significant waveforms
• Simplified model (FHA approach)
• 300W design example
I&PC Div. - Off-line SMPS Appl. Lab
Series-resonant LLC Half-Bridge
Topology and features
Q1
Half-bridge
Driver
Center-tapped output with full-
wave rectification
(low voltage and high current)
Cr
Ls
Vin
Q2
Lp
Vout
LLC tank circuit
Preferably integrated into a single
magnetic structure
Vout
3 reactive elements, 2 resonant frequencies
fr1
1
2
⋅ π⋅
Ls
Cr
1
2
⋅ π⋅
( Ls
+
Lp)
Cr
Single-ended output with
bridge rectifiication
(high voltage and low current)
f r1
>
f r2
Multi-resonant LLC tank circuit
Variable frequency control
Fixed 50% duty cycle for Q1 & Q2
Dead-time between LG and HG to
allow MOSFET’s ZVS @ turn-on
fsw
fr, sinusoidal waveforms: low
turn-off losses, low EMI
Equal voltage & current stress for
secondary rectifiers; ZCS, then no
recovery losses
No output choke; cost saving
Integrated magnetics: both L’s can
be realized with the transformer.
High efficiency: >96% achievable
fr2
I&PC Div. - Off-line SMPS Appl. Lab
LLC Resonant Half-bridge
Waveforms at resonance (f
sw
= f
r1
)
Dead-time
Gate-drive
signals
HB mid-point
Voltage
Resonant cap
voltage
Tank circuit current is sinusoidal
Magnetizing current is triangular
Transformer
currents
Diode
voltages
CCM operation
Output current
Diode
currents
I&PC Div. - Off-line SMPS Appl. Lab
LLC Resonant Half-bridge
Switching details at resonance (f
sw
= f
r1
)
Dead-time
Gate-drive
signals
ZVS !
HB mid-point
Voltage
Resonant cap
voltage
Tank circuit current >0
Transformer
currents
Magnetizing current
V(D1)<0
Diode
voltages
I(D1)=0
ZCS !
Diode
currents
I&PC Div. - Off-line SMPS Appl. Lab
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文档解析

这份文档是由I&PC Div. - Off-line SMPS Appl. Lab提供的,详细介绍了LLC(输入系列谐振)半桥转换器的设计和分析。LLC半桥转换器是一种高效的电源转换技术,广泛应用于离线开关电源(SMPS)设计中。它利用多谐振LLC槽路和可变频率控制,实现了高效率和低电磁干扰(EMI)的电源转换。

文档首先概述了LLC半桥转换器的工作原理和显著波形,然后通过简化模型(FHA方法)来简化设计过程。接着,通过一个300W设计实例,具体展示了如何应用这些原理和模型来设计实际的转换器。

LLC半桥转换器的特点包括:

  • 多谐振LLC槽路,实现高效率和低损耗。
  • 可变频率控制和固定50%占空比,优化开关操作。
  • 死区时间设计,确保MOSFET的零电压开关(ZVS)。
  • 次级整流器电压和电流应力相等,实现零电流开关(ZCS),减少恢复损耗。
  • 无需输出电感,降低成本。
  • 集成磁元件设计,简化结构。

文档还详细分析了在谐振点以及高于和低于谐振频率时的工作波形和开关细节,解释了不同阶段的操作顺序和能量转换过程。此外,还讨论了在电容模式下工作时需要避免的问题,如硬开关带来的高损耗和EMI问题。

最后,文档提供了一个300W转换器的设计示例,包括计算步骤和组件选择,以及与ZVS半桥转换器的比较,展示了LLC半桥转换器在效率和性能方面的优势。

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评论

li0zhong
谢谢分享,挺好的
2023-10-09 23:47:20
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