[发明专利]一种LLC谐振变换器参数设计方法

说明书

本发明提供了一种LLC谐振变换器的参数设计方法，尤其适用于半桥或全桥LLC谐振变换器的参数设计，据此确定电感系数K、变压器原副边匝比N、变压器原边励磁电感L_m、谐振电感L_r以及谐振电容C_r等关键参数，该方法通过在主电路参数设计的过程中采取优化选取电感系数K的方法，最终达到了变换器性能优化的效果。

技术领域

本发明涉及LLC谐振变换器参数设计的优化问题，特别涉及一种用于半桥或全桥LLC谐振变换器的参数优化设计。

背景技术

在全负载范围内，LLC谐振变换器可以同时实现主开关管的零电压开通(ZeroVoltage Switch，ZVS)和二次侧二极管的零电流关断(Zero Current Switch，ZCS)，满足了离线转换器的高效率要求，在UV电源、LED驱动器、电池充电器等领域得到了广泛的应用。LLC谐振变换器实现高效运作的关键在于合理的电路参数，如何通过合理有效的参数设计保证系统的正常运作，发挥LLC的优势已经成为该领域研究人员所研究的重要课题。

现有的LLC参数设计方法(如：专利申请号为201810250449.1一种全桥LLC谐振变换器的参数设计方法；论文《基于全桥LLC谐振变换器的光伏并网逆变器关键技术研究》，王伟健，中国优秀硕士学位论文全文数据库，工程科技II辑2018年第03期)，其重点是控制变换器能够工作在预期的工作频率范围内，在满足变换器增益的同时，确保变换器原边开关管的ZVS以及副边整流二极管的ZCS，但是设计过程中电感系数K值的选取原则不够全面，并没有到考虑输入电压范围较窄时的电感系数选取情况，实际中原边开关管的ZVS可能无法实现且会影响变换器的性能，这给设计人员在实际设计过程中带来了一定的不便。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种适用于半桥或全桥LLC谐振变换器的参数设计方法，在主电路参数设计的过程中采取优化选取电感系数K的方法，最终达到了变换器性能优化的效果。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种LLC谐振变换器参数设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、设定LLC谐振变换器工作频率；

步骤二、计算变压器的原副边匝比N：

V_d为整流二极管正向导通压降，V_inmax为最大输入直流电压，V_o为输出电压；

步骤三、确定励磁电感L_m的最大值；

t_dead为死区时间，谐振频率：f_r为谐振频率，C_eq为开关管的等效结电容；

步骤四、在最小输入电压下，确定最高增益G_{dc_max}：

V_inmin为最小输入直流电压；

步骤五、励磁电感取最大值L_m(max)，确定满载下K和Q的乘积P_KQ：

K为电感系数，Q为品质因数，R_fl为负载电阻；

步骤六、根据下式确定K的取值范围；