最近在学LLC,手头正好有个小电源要做:输入是PFC出来的400V直流,输出12V/25A。听说MPS有个在线LLC设计工具,不用自己算一堆公式,就想试试看。结果一上手就遇到好几个坑,折腾了半天总算搞定了。把过程写下来,给和我一样的新手参考。
第一步:打开工具,填参数
打开MPS LLC工具(https://www.monolithicpower.cn/cn/design-tools/design-tools/llc/)。输入电压范围360-420V,正常输入电压400V,输出电压12V,输出电流25A。
我把上面的电压、电流、频率都填进去了。填完点“计算峰值增益”,工具给我算出来一个匝比 n = 17,Mgmax = 1.13。
当时我第一反应:不对吧?我自己手算的匝比怎么是31.5?差了快一倍,是不是工具坏了?
后来翻了论坛才知道,半桥LLC的增益公式里有个因子2:
把n=17、Vout=12、Vin=360代进去后结果确实是1.13。跟工具显示的Mgmax一模一样。原来工具没坏,是我自己公式记错了……半桥要乘以2。搞清楚这一点,心里踏实多了。
第二步:选 Ln 和 Q(这里我纠结最久)
然后进入一个叫“最大峰值增益”的图表,里面有好几条曲线,每条对应一个Ln(Lm/Lr)。横坐标是Q,纵坐标是峰值增益。红线是刚才的Mgmax=1.13。
规则是:你选的(Ln, Q)这个点,对应的峰值增益必须比红线高。
我当时完全不知道怎么选,看了工具里的提示:
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Ln小 → 峰值增益高、调节范围大,但励磁电感小,原边电流纹波大,发热可能大一些
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Ln大 → 效率好一点,但峰值增益会降低
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Q小 → 系统稳定,增益曲线平
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Q大 → 频率变化小,但稳定性差一些
我这个电源输入范围窄,不需要特别高的峰值增益,所以我选了Ln=4。Q我选了个中间偏小的0.34,感觉稳妥一点。
在图表上找到Ln=4那条曲线,在Q≈0.34的位置用鼠标点一下,工具就会记住这个组合。这一步不点的话,后面没法往下走。
第三步:调频率窗口
再下一步是“Gain Response”页面,有一条增益曲线,还有两个滑块可以调最小频率和最大频率。
新手容易犯的错(我犯了):把频率范围拉得太宽,比如拉到20kHz~200kHz。结果工具显示的增益曲线看着怪怪的,而且低频那段已经跑到容性区去了,ZVS实现不了。
正确做法:
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左边滑块(最小频率)要放在增益曲线下降的那一段(右边是下降,左边是上升),并且这个点的增益值要比红线Mgmax高一点点,留点余量。
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右边滑块(最大频率)放在轻载增益低于Mgmin的位置就行,不用拉得太高。
我调了半天,最后最小频率定在79kHz,最大频率110kHz。工具上还显示了个f_n_min=0.79,实际频率就是0.79×100kHz=79kHz,没毛病。
第四步:点“Show Final Results”,出参数
调完频率窗口,点一下“Show Final Results”,工具就输出最终结果了:
| 谐振电感 Lr | 60.85 μH |
|---|---|
| 谐振电容 Cr | 42 nF |
| 励磁电感 Lm | 243 μH |
| 匝比 n | 17 |
| 最小频率 | 79 kHz |
| 最大频率 | 110 kHz |
我还拿谐振频率公式验证了一下,结果99.5kHz,接近100kHz,参数自洽,说明工具没算错。
总结
作为一个LLC新手,用这个MPS工具确实省了不少事。不用自己解方程算Lr、Cr、Lm,只要把规格填进去,再选一下Ln和Q、调一下频率窗口,参数就出来了。而且最终出来的参数自洽,可以直接拿去画原理图、绕变压器。
当然,工具不是万能的,过载、ZVS边界、副边电流应力这些还是要自己再复核一下。但对于快速拿到一组可用的谐振参数,这个工具真的很香。
希望我的踩坑经历能帮到其他刚开始学LLC的朋友。如果也有用这个工具做设计的,欢迎一起交流!


