[发明专利]一种LLC谐振变换器的优化设计方法

权利要求书

1.一种LLC谐振变换器的优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、根据LLC谐振变换器的设计指标确定变压器变比N；

B、根据变压器变比N确定变压器原边匝数、副边匝数、绕组结构和磁芯形状，初步设计一个变压器；

C、测量所述变压器的寄生电容C_w；

D、推导导通损耗P_on与死区时间T_d的关系式，得出导通损耗P_on最小时的最优死区时间T_do；

E、根据最优死区时间T_do确定最优励磁电感L_mo；

F、选取可以满足增益条件的电感比λ和品质因数Q，若始终找不到满足增益条件的电感比λ和品质因数Q，则返回步骤E，直到找到满足增益条件的电感比λ和品质因数Q为止；

G、由最优励磁电感L_mo、电感比λ和谐振频率f_r得到谐振电感L_r和谐振电容C_r；

H、改变变压器的气隙，使其励磁电感L_m等于最优励磁电感L_mo，即完成LLC谐振变换器的优化设计；

所述步骤D中，推导导通损耗P_on与死区时间T_d的关系式具体过程如下：

d1)软开通过程中，励磁电流需要对原边开关管的输出电容、副边开关管的输出电容和变压器的寄生电容充放电，得到下式：

其中，C_po为原边开关管的输出电容、C_so为副边开关管的输出电容，V_in为输入电压，n为副边开关管并联个数，V_o为输出电压；

d2)励磁电流峰值I_mp可以表示为：

其中，T_s为开关周期；

d3)根据以上式(3)和(4)，励磁电感L_m与死区时间T_d的关系为：

d4)原边电流瞬时值i_p的函数为：

其中，I_{rms_p}为原边电流正弦部分的有效值，w₀为角频率、t为时间，为初相角；

励磁电流瞬时值i_m的函数为：

根据以下关系式

其中，R_L为负载电阻；

则得出原边电流有效值I_p与死区时间T_d可以的关系为：

副边电流有效值I_s与死区时间T_d可以的关系为：

d5)由式(9)、(10)得到导通损耗P_on为：

其中，I_p为原边电流有效值，R_{ds(on)_p}为原边开关管的导通电阻，I_s为副边电流有效值，R_{ds(on)_s}为副边开关管的导通电阻，n为副边开关管并联个数。

2.根据权利要根据权利要求1所述的一种LLC谐振变换器的优化设计方法，其特征在于，所述设计指标包括输入电压最小值V_{in_min}、输入电压最大值V_{in_max_}、输出电压V_o、谐振频率f_r和负载电阻R_L。

3.根据权利要求2所述的一种LLC谐振变换器的优化设计方法，其特征在于，所述步骤A中，当为LLC半桥谐振变换器时，变压器变比N为：

当为LLC全桥谐振变换器时，变压器变比N为：

4.根据权利要求1所述的一种LLC谐振变换器的优化设计方法，其特征在于，所述步骤E中，根据最优死区时间T_do确定最优励磁电感L_mo，通过下式得到：