LLC变换器设计中的重要参数，包括增益、负载、频率和电感
概述
LLC 变换器的设计涉及众多的设计决策与关键参数，而且很多因素相互关联。任何一个设计选择都可能影响系统中的许多其他参数。LLC 谐振腔的设计是其中最大的挑战，因为它决定了变换器响应负载、频率和电压变化的能力。因此，设计人员必须正确定义变换器负载和频率的工作范围，因为这些值会影响谐振腔的值与参数来。
本系列的两篇文章将讨论 LLC变换器设计的关键考量因素。 第I部分 探讨了各种电源开关拓扑和 LLC 谐振腔的特性。本文为第II部分，将介绍 LLC 变换器设计中的重要参数，包括增益、负载、频率和电感。
LLC变换器增益
影响LLC 变换器增益的两个模块是谐振腔和变压器。谐振腔增益是可变的，具体取决于负载 (Q)、归一化频率 (fN)和归一化电感 (LN)。变换器的增益响应 (MG为Q, LN和fN的函数，通过公式 (1) 来计算：
变压器增益则由变压器原边线圈的匝数与副边线圈的匝数之比定义。该比率由变压器的物理结构定义，所以一旦变换器开始工作，就不能轻易改变。
图 1 显示了 LLC 变换器的增益路径。
图 1：LLC 变换器的增益路径
图 2 显示了带变压器的 LLC 谐振腔原理图。
图 2：带变压器的 LLC 谐振腔原理图
变换器的总增益 (VOUT / VIN) 为两个增益的乘积，可通过公式 (2) 来估算：
其中 n 为变压器的匝数比，MG则为 LLC 谐振腔增益。
理想情况下，谐振腔不会放大或衰减信号，而是滤除谐波。这意味着谐振腔的标称增益应为 1，并且变压器应是改变输出电压电平的唯一阶段。
但实际上，LLC 变换器常用于 AC/DC变换器。AC/DC 变换器通常由一个 AC/DC + PFC 转换级和一个 LLC DC/DC 变换器组成，用于将电压降到所需的水平（参见图 3）。
图3: AC/DC变换器功能模块
AC/DC + PFC 级将 AC 输入电压 (VIN) （例如来自 AC 电源的功率）转换为稳定的 DC 电压，同时还保持输入电流与 VIN 同相。PFC 级对确保设计符合国际标准（包括 ISO、UNSCC、IEEE 和 CISPR）规定的各项功率因数规范十分必要。AC/DC + PFC 级的输出电压 (VOUT) 在理想情况下是稳定的，但由于组件的非理想化， AC/DC 输出端往往会出现电压纹波，这通常是寄生电感和电容ESR导致的，这种电压纹波也会出现在 LLC 变换器的输入端。
由于变换器的 VIN 和变压器固定增益带来的变数，LLC 谐振腔需要补偿 VIN 带来的变化以获得恒定的 VOUT。因此，如果 VIN 低于标称值，谐振腔可稍稍放大信号以产生最大谐振腔增益；如果 VIN 超过标称值，则最小谐振增益可确保变压器原边绕组处的电压稳定在标称值，以保持稳定的 VOUT。
标称谐振增益 (MG_NOM) 可以使用公式 (3) 来计算 (MG_NOM)：
最大谐振增益 (MG_MAX) 可以使用公式 (4) 来计算：
最小谐振增益 (MG_MIN) 可以使用公式 (5) 来计算：
图 4 显示了 LLC 变换器的增益响应以及所需的最大、最小和标称谐振腔增益值。
图 4：LLC 变换器增益响应
说明：本文来源网络；文中观点仅供分享交流，不代表本公 众号立场，转载请注明出处，如涉及版权等问题，请您告知，我们将及时处理。
