基于LLC谐振变流器对LED驱动电源的设计

图2 半桥LLC 的直流增益曲线

在图2 所示3 区间中, 开关管工作在容性区域,开关损耗大,所以在任何设计中都应该避免电路工作在此区域。而2 区间中,LLC 工作在谐振电流断续模式,可同时实现初级开关管ZVS 开通和次级整流管ZCS 关断,避免反向恢复,所以恒压输出的设计中, 一般将所有负载情况下的工作点设计在该区间中。但是在恒流宽电压范围输出设计中,负载变化大,对应的直流增益变化范围大, 很难保证全负载范围内所有的工作点均在ZVS 区域。并且电路工作在最大增益点和(1,1)点之间的曲线上, 这段曲线增益越小, 越接近谐振点。故仅能将满载工作点设计在直流增益高,即fs

在图2 所示1 区间中,fs>f1,LLC 工作在谐振电流连续模式,初级开关管可实现ZVS 开通,次级整流管不能实现ZCS 关断,会有反向恢复过程,但在输出电流小的情况下影响不大。这一区间增益曲线斜率较大,直流增益可调的范围广,可满足恒流宽电压范围输出设计的要求。

2.3 恒流宽电压范围输出设计

半桥LLC 的直流增益为:

式中:n 为实际变压器绕组匝比;Uin,Uo分别为输入、输出电压。

可见,为得到最佳设计点(即谐振点),仅需取期望的变压器绕组匝比Nnor=Uin /(2Uo)。

由图2 可见,曲线增益越小,斜率越大。若满载的工作点设计在谐振点,输出电压降至一半(即Gdc 降至0.5)时的工作频率将达到2 倍谐振频率以上, 工作频率范围很广。为使工作频率范围变窄,可选择增益曲线斜率大的一段,即Gdc<1.由式(3)及Nnor 计算式可知,若n

基于LLC谐振变流器对LED驱动电源的设计

图3 恒流LLC 的工作点

图3 中,虚线为Uo 在200~100 V 变化时对应的Gdc, 实线为Uo 为200~100 V 时等效负载的增益曲线,Uo 相同时对应的实线和虚线的交点即为电路实际的工作点。在此设计中,Uo 从200~100 V变化时,工作频率的范围为1.22f1~2.11f1.

3 参数分析与优化

3.1 f1 选择

考虑到磁元件的设计, 电路满载时的工作频率设计在100 kHz 左右较为理想。为保证半载工作效率,半载频率不能太高。所以应当选择增益曲线中斜率较大的一段,即Gdc<1.电路实际的工作频率始终大于f1,所以应选f1<100 kHz,设计在60~70 kHz 较为合理。

3.2 谐振参数Cr , Lr