本文將使用Mathcad對LLC公式進行全面推導,主要包括以下幾個部分:
1.定義基本參數:
2.LLC輸入阻抗推導
LLC經過簡化后其框圖(如下圖)為方波疊加在LR,CR,LM//RAC上面,所以其電壓比可以等效為兩點的阻抗比,而阻抗與頻率有關。
輸入阻抗為諧振電感的感抗+諧振電容的容抗+等效電阻與勵磁電感的感抗并聯:
3.LLC增益推導
LLC電壓增益為Vo/Vin,即為阻抗比值:
4.LLC最大最小頻率及最大Q值推導
LLC增益曲線最大增益處為容性區與感性區的分界點,即為純阻性, 此時輸入阻抗虛部為0,即
Qmax為容性區和感性區臨界點的品質因數,為了防止諧振腔進入容性區,將Q值設為0.95Qmax左右。此時對應LLC的最大增益,即低壓輸入高壓輸出滿載,即臨界點為Gmax和Qmax、fmin。
以上結果含有容性區和感性區兩個解,選取感性區解即可,且分界點為最小頻率:
高壓輸入低壓輸出(Gmin)和空載條件(Q=0)時為最大開關頻率(fmax)
以上即為Gmax、Qmax、fmin、fmax的由來,由于FHA推導均基于正弦波計算,而最大最小頻率時諧振電流均不是正弦,所以計算存在偏差,其只能保證完全諧振時的準確性,如果需要更加準確得到參數,可以再輔以仿真分析。
下一期將繼續介紹等效負載、諧振電流等公式推導。
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