L6598脱线控制器用于谐振式变换器

总结

它需要工作在曲线的“电感区域”以这种方法会使更高的频率加到谐振网络，所得到的功率会减少。值得注意的是，在深度电感模式下工作（远离谐振峰值）电流会从正弦波形变为三角形，而且需要很宽的频率变化去控制调整率。

相反的，尽可能接进谐振点工作时，对于给出的负载改变，频率变化将最小。

如果应用设计成尽可能靠近最低谐振点（F01）和第二谐振点(F02之间,已经证实初级电流在两个功率MOS之一的关闭时刻不应该太低,以便保证在所有条件下为实现软开关所需的能量。

L6598的功能和谐振对调整率的影响已经讨论过了。现在我们开始描述一些设计标准。

图16 Vout + I (Cres) 特性

设计准则和应用

设计程序的描述参照样板来进行，它用来评估整个等效电路展示在图17中。

图17 L6598 组成的AC/DC 谐振变换器电路

对于PFC部分，仅作简单的描述。请参考专门的应用注意。

下面的讨论将仅限于对谐振式变换器。

设计过程

图 18 LLC谐振变换器

转换器方块电路可以分为几个大块，如图18所示。输出整流和滤波。变压器和谐振元件（Lres—Cnes）。半桥。驱 动器控制。目标规范是给出一个70W交流适配器的设计。下面是一些参数和要求。

——输出电压Vo=18V, 最大输出电流控制在Io=3.8A—4A

——宽范围交流输入电压85V—264V

——需要高功率因数，总线电压应该是360V—420V

基于这些值，我们可以开始设计输出级滤波器。

——二次侧的电流关系式（假设为近似正弦波形）。

输出滤波器和整流

需要使用高质量的电解电容设置极 限为1%，输出电压纹波是等 效串连电阻的函数（电容贡献可忽略）。

这是标准使用的两个电容（330uF ,WITH ESR = 75 msz 个,电容的内部功耗在最大功率输出时为140W，电压纹波约在240mv。

第二级L*C滤波器的布局接入可以有效的限制输出电压纹波，而不需要多个超过合理的高性能的电容。在本例的情况下，低价格电感就减少了高频率电压纹波，使之达到80mv（如图19）以下。因为输出电流/电压比率在这种应用中输出整流级可以呈现出更多的功耗。对于目前的应用，选择中心抽头线路连接，效率显著的改进，这样在每一侧输出整流器上只有一半功耗，使用这种解决方案，在二次绕组间需要两绕组很好的耦合。并且使电流波形能很好的对称。对我们的设计，选择STPS40L40CT是低压降功率萧特基二极管，为TO-220AB型封装（Vth = 0.28V，Rd = 0.0105ohm, BV = 40V）

图19 输出整流和滤波

整流管上的功率耗散可以使用正弦模型来评估。@ Io = 4A

二极管上的峰值电流 I dp = 3.14*Io*Idp/2 = 6.3A Irms = 4.45A

二极管的反向峰值电压>Vo*2 = 36V

变压器设计

LLC谐振结构需要一个谐振电感,(Lser)要将它串在变压器的初级还需要一个谐振电容(Cres) 这个电感起一个重要极点的作用，在能量传输或极重负载条件下，它的值控制着电流峰值。

由于初级通道将被用来提供作高频交流通道（会有很大的磁密浪涌 B）,一个高质量谐振电感将需要用来限制磁心的功耗。在诸多实际设计中，变压器的杂散电感可以有效地取代任何外部谐 振电感（或减小它的数值）。我们采用这种解决办法，它可以省去部件并限制磁心功耗。漏感(Lstray)参数设计起来不太容易,通常它需要一些机械技巧, 以便得到一些有用的数值，不管怎样，还是变压器确定来得快。漏感值会足够恒定，变化范围也是有限的。

与此相关，第一步是选择磁心装置的尺寸，使用截面积（Ap）的规范。我们可以首先接近磁心两面积的乘积。所需的Ap可以用方程Ap1和Ap2找到。（我们用同一个公式做为标准半桥正向变换器）。

Ap = Aw*Ae 是窗口面积（Aw与型状相关）与磁芯截面积 （Ae）的乘积。

N.B对所选的谐振元件（电感及电容）及随频率的相应关系已设置好，其一可以很容易的参考附录A中讨论的变换器来完成。起始选择最小的工作频率，通常满载条件下为65KHz。

相对磁芯损耗限制，这里Kh = 4*10-5 Ke = 4*10-10 Fsw = 65KHz。对于现有设计AP1= 0.38 cm 4

相对于磁饱和的限制。此处 K= 0.165 ,相对半桥变换器，Bmax.= 0.4T由变压器掌握的功率为P in。在现有设计中，将有AP2=0.17cm4。所需的AP将加大到现有数值的两倍。为满足电流的目标规范，我们选AP=AP1=0.38cm4。 选择磁芯形态为EE30（E30.15.7）在高频材料下,Ve=3.9cm3，Aw=0.8cm2 Ae=0.6cm2，Ap=Aw.Ae=0.48cm4。

变压器绕组：

为确定绕组，首先必须固定输入的直流总线电压值。由于在所讨论的设计中有PFC予调整级的需要，因此让起始固定电压总线范围在360V—420V。LCL谐振变换器的谐振可以用变压器的初级电感的予定值来实现。

第二个谐振电感容许工作在轻载条件下，并在给定负载范围内保持相同时间的高效率。在我们的经验中,用初级电感作为第二个电感的优点为其电感值与期望值之间的最佳比在3.5—7的范围内。