LLC 设计工具试用

MPS LLC 设计工具是一款可以帮助用户设计LLC电源非常实用的工具。LLC电源是含有电感、电容和电阻元件的单口网络,可通过控制开关频率(频率调节)来实现输出电压恒定的谐振,优点是通过软开关技术,可以降低电源的开关损耗,提高功率变换器的效率和功率密度。

MPS LLC 设计工具可以根据我们选择的输入-输出参数,给出推荐的设计解决方案。软件可以帮助确定谐振腔的参数值(包括 Lr, Cr和Lm),以确保变换器在准谐振范围内工作,从而实现软开关。

软件的使用步骤如下:

  1. 定义变换器的工作限值。 最大和最小输入和输出电压。 根据设定规格,它将计算变压器的匝数比 (n) 以及谐振回路的最大和最小增益 (Mg)。然后使用最大峰值增益图形计算最大可获得的峰值。

  2. 考虑最大峰值增益,选择品质因数 (Q)和归一化电感系数(Ln) 的值。 Q 是用 Lr 和 Cr组成的谐振腔的品质因数,Ln (Ln=Lm/Lr) 是谐振电感 (Lr) 与变压器的励磁电感 (Lm) 之间的比率。

  3. Ln 调整:当降低Ln 值时,最大峰值会增加,但 Lm 值也会相应降低。这将有助于实现 ZVS 条件,但也会在输入电流中引入更高的纹波,从而导致更高的传导损耗。

  4. Q调整:值越大,带宽越窄,增益也越低。作为一般考虑,当我们增加 Q 值时,开关频率随之增加,会导致更大的增益变化。这对稳定响应来说并不利。所以Q越低系统越稳定。

  5. 用户必须选择一个大于系统所需最小增益的值,即红线值(Mgmax)。根据所选值,MPS 工具将计算出谐振电感值 (Lr) 和电容值 (Cr)。

  6. 下一步是查看选择的 Ln 和 Q 是否可以实现预期效果,同时为控制器定义一个操作窗口。用户必须检查是否可以在感性区域内的过载曲线上实现最大增益。增益响应图根据计算的 Q 给出不同的情况(Ioutmax、Voutmax、Ioutmin、Voutmin)。 Q 与等效电阻 (Vo / Io) 成反比

  7. 考虑以下设计约束,通过移动滑块选择归一化频率窗口:

  8. 变换器必须在感性区域

  9. 开关频率越接近谐振频率,效率越高。(fn = 1)。

  10. 谐振频率越低,元件体积越大

  11. 最低频率的增益(fn min)略高于最大增益点(Mgmax)

  12. 通过定义频率窗口,该工具将给出最小和最大开关频率。

下图为我使用该软件做的输入220V,输出24V的设计方案: