LLC谐振变换器的公式推导

描述

LLC谐振变换器在工业电源中应用广泛。然而,我每次都在输出滤波电容那里弄错。特记录推导过程,以便于后面查找。欢迎各位指正。

一、不对称半桥LLC谐振变换器拓扑结构

滤波电容

不对称半桥LLC谐振变换器的副边是一个全波整流电路。

二、副边关键器件电流波形

假设变换器开关频率等于LC谐振频率,则副边整流二极管SR1、SR2的电流波形如下:

滤波电容

经过SR1和SR2电流的线性叠加,流过滤波电容和电阻负载的电流波形为:

滤波电容

假设输出电容足够大,直流成分流过电阻负载,交流成分流过滤波电容。

根据电容的电荷平衡,在变换器稳定工作期间,滤波电容在一个周期内电荷守恒。

因此,流过滤波电容电流的平均值为零,

流过负载电流的平均值等于全波整流电流的平均值。

滤波电容

滤波电容

三、公式推导

假设全波整流电流峰值为ipeak、输出电流平均值为io、滤波电容有效值为ic_rms则:

滤波电容

因此,流过滤波电容电流波形与全波整流波形相似。

  全波整流电流波形 滤波电容电流波形
电流峰值 ipeak ipeak - io
电流谷值 0 -io

根据上表分析,滤波电容有效值为:

滤波电容

四、总结

单相不对称半桥LLC谐振变换器,滤波电容电流有效值是输出电流的0.483倍。

全波整流电流峰值是输出电流的1.57倍。

全波整流电流有效值是输出电流的1.11倍。

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