LLC谐振变换器的寄生参数对谐振过程影响分析

     

        废话不多说，以半桥LLC谐振变换器为例，分布电容主要包括变压器寄生电容以及二极管结电容，当变压器的绕组匝数多时，无法避免会产生绕组间的电容，低频时由于容抗较高，影响可忽略不计，但是在高频时，容抗较低，不得不考虑对谐振的影响，分布电容与漏感组成谐振网络，辐射能量，电磁干扰变强，会使波形产生振荡，EMC变差，变压器发热严重等

     由于LLC谐振变换器的特殊性，下面基于基波分析法（FHA）进行增益曲线的分析，通过变压器阻抗归算法则，将副边寄生电容阻抗参数归算到原边侧，如下图所示，其中

      由于打公式比较费劲，采用贴图的方式，根据FHA等效电路，求得输出电压增益表达式如下式，其中k为电感系数，k=Lm/Lr,根据经验取值3~7，fn为归一化频率，h=fn=fs/fr，Cn为归一化电容系数，Cn=Ceq/Cr，Q为品质因数，Q=wLr/Rac，Rac为等效交流电阻。

       根据测试经验，采用阻抗分析仪分析可得变压器寄生参数为PF级别，根据一个实例分析寄生参数对谐振增益曲线的影响，下面以谐振频率fr=100kHz，Cr=100nF,k=5，Cn=0.002为例，绘制Q=0.1~0.4的曲线图。

     从上图中可以看出，由于分布电容Ceq的存在，Ceq会与Lr谐振，使增益曲线多出一个高频谐振频率点，使得在归一化频率大于1时，增益普遍飘高，输出电压增益失真，在轻载或者空载时尤为严重，闭环时无法提供稳定的工作频率点，使输出电压失控，因此高频时不适合轻载的闭环控制，需要加入Burst间歇模式，（即让开关管脉冲全关闭，让输出电压自然下降）但会加大输出电压纹波。减小失真的方法有：

1、加入一定的死负载，人为加大Q，但是会降低LLC谐振变换器的效率。

2、选择结电容小的二级管以及改进高频变压器缠绕方法，降低分布电容。

3、增大电感系数k，谐振频率不变的前提下，会降低Lr,使得Ceq和Lr的谐振频率增大，离开调频变增益的范围。

4、加入PWM Burst模式，但是会引入低频分量，输出电压纹波较大。