半桥LLC拓扑中的谐振电感

为什么叫LLC，它是由一个谐振电感Lr，一个变压器激磁电感Lm和谐振电容Cr组成的一个谐振网络，所以将它们成为LLC拓扑结构。

谐振电感Lr在LLC拓扑结构里面主要是和谐振电容Cr组成谐振腔电路，产生谐振，所以在这个电路里面谐振电感Lr是没有直流电流的，而是产生一个比较大的近似交流的正弦波电流。

这个是谐振电感和激磁电感的电流波形，粉红色曲线是谐振电感电流波形，绿色曲线是激磁电感的电流波形。它们两者的差就是传递到LLC副边的电流波形。

那么谐振电感电流波形有什么特点呢？第一个是大的电流纹波；其次是没有直流偏磁，也就是基本只有交流电流过流，没有直流电流。

那么该如何去设计谐振电感的参数呢？

大家知道，在LLC拓扑中，它是利用工作频率的变化去稳定输出电压的，不像一般的拓扑结构进行PWM调制，而是PFM进行LLC的调制。

那么LLC拓扑结构就有两个谐振频率，一个谐振频率fr是激磁电感不参与谐振，只有谐振电感和谐振电容进行谐振；另外一个谐振频率fm，也就是激磁电感参与谐振。

我们可以称fr是谐振频率点，fm为最低工作频率点。通过这个LLC谐振变换器直流特性的曲线可以看出，它分为了ZVS区域和ZCS区域，为了保证系统一直处于ZVS，那么需要系统一直处于感性区域，否则低于fm频率点容易进入ZCS容性区域，产生可靠性问题。

谐振频率确定好之后，还有另外一个很重要的参数是k值，也就是激磁电感和谐振电感的比值。比如在通信电源中，k值一般推荐范围3~5。当然，也可以把k值做的更高一点，这样更有利于效率的提高，但是工作频率的范围会更宽，不利于控制。

谐振参数确定之后，那么如何进行谐振电感的设计。

首先是磁芯的选取，包括磁芯的材质和形状，比如采用铁氧体PQ系列的PC40材质；

然后就是线径的选取，根据工作频率，电流密度等参数选择合适的线径，可以采样三层绝缘线，漆包线后者利兹线；

最后就是电感线圈的绕制方式，如果能一层完整铺满最好，这样不论是对损耗，还是漏感，都有好处。

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