LLC谐振变换器主电路参数计算和MOS管寄生电容的解释(仙童手册).doc

图 1.LLC 主电路参数计算步骤表 1 是按照上面图 2 所示步骤得到的计算值与实际电路中使用的数值的比较，从表 1 的对比 可以发现计算值与实际值之间的误差较大表 1.LLC 主电路参数计算值和实际值电路参数计算值实际值谐振电感Lr5.45uH23uH谐振电容Cr464.77nF99nF励磁电感Lm1.29mH260uH变压器变比n0.518(390/753.6)0.525(21/40)由于励磁电感的计算会导致后续谐振电感参数和谐振电容参数的误差，因此，为了找到计算 的来源，首先得分析励磁电感计算的正确与否下面是对励磁电感计算的方法为了保证原边开关管完全实现零电压开通，在死区时间内励磁电流的峰值需要满足维持开关 管寄生电容充放电所需要的能量，因此有it >4C Umax dead rss in - LLC上式中i是励磁电流最大值,d d是开关管的死区时间，Crss是MOSFET的寄生电容，U.LLC max dead in-LLC是 LLC 谐振变换器的输入电压当 LLC 谐振变换器的工作频率等于谐振频率时，谐振电流可以简化为正弦波，而励磁电流则简化为三角波，由于在一个开关周期内励磁电感充放电能量相等，对T/4时间内积分可以得 到励磁电流最大值UTI = Lmmax 4Lm上式中UL是励磁电感电压，当其被输出电压钳位时有UL =n (U+2UD),由零电压开通条 Lm Lm o D件表达式和励磁电流最大值表达式可以得到励磁电感的取值上限TtV dead16Crss代入数字计算得 Lm max =1.29mHm ( max)上面的计算方法中原理和公式都没有错误，可能存在问题的地方是励磁电感上限计算公式代入的数值有误。

经过对比，发现之前的计算中有两个数值有误，第一是死区时间td d，因为deadLLC电路的控制芯片是L6599,其手册中给出的死区时间是个固定值，为300ns,而我们在实 际调试过程中用示波器测试发现死区时间是800ns；第二，MOSFET的寄生电容有误我理 想的认为，MOSFET开关管(型号为SPW47N60C3)手册中给出的Reverse transfer capacitance(C )就是漏源极之间的寄生电容，实则不然下图3是仙童(Fairchild)公司发布的一个 rssMOSFET基础手册中对MOSFET寄生电容等效电路的示意Q DrainJ Source图3.MOSFET寄生电容等效电路而绝大数MOSFET数据手册中给出的往往不是图3中标注的栅源漏极之间的电容，一般给出 的是输入电容Ciss(Input capacitance)、输出电容(Output capacitance)和反向传输电容 (Reverse transfer capacitance)，事实上输入电容、输出电容和反向传输电容与MOSFET开关 管中栅漏极电容、漏源极电容和栅源极电容没有一一对应关系，它们之间的关系是这样的 C 二 C + Ciss gd gsC 二 C + Coss gd dsC 二 Crss gdMOSFET开关管(型号为SPW47N60C3)手册中给出的C =6800pF，C =2200pF,iss ossCrss=145pF，这样计算得到MOSFET漏源极之间的电容Cds=2055pF。

将周期T=1/100000s， t：［=800ns, Cds=2055pF代入励磁电感上限值计算公式可以得到L =243.31uH，这与实 dead m际电路取的 Lm=260uH 值比较接近m 另外，在计算电感系数和品质因数时往往要选取最小的品质因数作为我们计算的依 据，但是在计算过程中我取的品质因数值是最大值，因此导致电感系数计算有误按照新的计算方法，得到谐振电感值为31uH，谐振电容值为82nF，这两个参数都 与实际使用的参数比较接近考虑到实际电路中对计算的参数值进行了取整和微调，因 此以上方法计算出的参数值依然有参考意义。