高效率DC/DC恒流電源LED驅(qū)動創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案
3.3 n , Lm 的選擇
為使開關(guān)頻率的范圍縮窄, 實(shí)際變壓器繞組匝比應(yīng)小于期望的變壓器繞組匝比,n《Nnor.n 減小,半載時(shí)的工作頻率降低,但同時(shí)滿載的工作頻率增高,工作點(diǎn)偏離諧振點(diǎn)較遠(yuǎn),電路工作在更連續(xù)的狀態(tài)。在諧振電流還很大時(shí),MOSFET 被強(qiáng)行關(guān)斷;二極管關(guān)斷時(shí)流過它的整流電流也很大。這樣MOSFET 和整流管的開關(guān)損耗會增大, 在大電流場合更加明顯。所以n 不宜取值過小。
從減小開關(guān)管導(dǎo)通損耗的角度考慮, 變壓器Lm 的值越大,初級電流有效值越小,開關(guān)管的導(dǎo)通損耗也越小,故希望Lm 越大越好。但Lr 一定時(shí),Lm 越大則m 越大,增益曲線的斜率變小。為保證所需的Uo 使變換器的工作頻率范圍變寬,會影響Uo 降到一半時(shí)的效率。所以,在保證一定的開關(guān)頻率范圍的前提下,Lm 越大越好。
上述所有參數(shù)的設(shè)計(jì)需要綜合考慮多方面因素,根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行合理的取舍,針對具體應(yīng)用場合找到最佳設(shè)計(jì)參數(shù)。
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
根據(jù)上述理論分析,設(shè)計(jì)了一臺恒流寬范圍輸出LLC 變換器樣機(jī),并進(jìn)行了效率優(yōu)化。指標(biāo)要求為:Uin=400 V,輸出電流Io=0.7 A,Uo=200~100 V.
主開關(guān)管選用FDP12N50, 次級整流二極管選用SF1005G.Nnor 需按輸出電壓最大值設(shè)計(jì):Nnor=Uin /(2Uomax)=1.
實(shí)際變壓器初次級匝比n《Nnor.采用多套不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行效率優(yōu)化后,得最佳參數(shù): fr=60 kHz,n=0.85,Lm=800 μH,m=3.75,Cr=33 nF,Lr=213 μH,fs=84~150 kHz.變換器在滿載(Uo=200 V)和半載(Uo=100 V)時(shí)開關(guān)管兩端電壓波形uds、開關(guān)管驅(qū)動波形ug 和諧振電流iLr 波形如圖4 所示。
圖4 開關(guān)管ug,uds 及iLr 波形
測得樣機(jī)的效率曲線如圖5 所示??梢?,fs 變化范圍選擇在80~150 kHz,f1 選在60 kHz 較為合理。樣機(jī)效率較高,整機(jī)效率達(dá)到95.5%~97.2%.
圖5 半橋LLC 的效率曲線
5 結(jié)論
介紹了恒流寬范圍輸出LLC 諧振變流器的設(shè)計(jì)方法,指出其與傳統(tǒng)恒壓LLC 設(shè)計(jì)上的不同考慮,分析了各設(shè)計(jì)參數(shù)的影響。對于寬范圍輸出的LLC,工作區(qū)間應(yīng)設(shè)計(jì)在開關(guān)頻率高于諧振頻率,直流增益小于1 的區(qū)域。實(shí)驗(yàn)證明,在整個負(fù)載變化范圍內(nèi)效率均高于95.5%.該設(shè)計(jì)方法較適合于小電流輸出場合,樣機(jī)輸出電流為0.7 A.若是大電流輸出,工作在連續(xù)狀態(tài)下的LLC 開關(guān)管導(dǎo)通損耗、二極管關(guān)斷損耗影響明顯,效率會下降。
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