LLC電路擁有開關損耗小的特點，適用于高頻和高功率的設計。但很多人會遇到自己設計出的LLC電路功率偏低的問題，導致LLC電路功率低下的問題多種多樣，本文將以一個半橋諧振LLC為例，全面的觀察功率低下的原因，并試著給出相應的解決辦法。

在這個例子當中，LLC和PFC基本都在運行，但效率僅為88%，經過多次試驗得出如下一組參數，能獲得87-88%的效率，便無法在繼續提高。下面是諧振網絡的參數和波形。

PFC鐵硅鋁磁環AS130，外徑33mm，磁導率60，電感量330uH,75圈0.75MM銅線。

PFC二極管：MUR460；

PFCMOSFET:7N60；

PFC輸出電壓395V，能正常運行；

負載：輸出24V,6A146W；

LLC級諧振網絡：

諧振電感：Ls175uH；

諧振電容：Cs，15nF；

勵磁電感：Lm,850uH；

M=Lm/Ls=5；

Q=0.5；

Fr=100KHZ；

磁芯：EER3542/Np44/5/5變壓器匝比8.5，初級3股0.4，次級6股0.4。

開關：7N60

二極管20/150肖特基（沒有特意匹配適合的功率器件，經過計算二極管用60V就可以了。）

滿載150瓦開關頻率82K，略低于諧振頻率，波形如圖1所示，看起來算是正常。

圖1

黃色為半橋中點

藍色為用電流互感器測試到的諧振網絡的電流波。

下面就針對效率低下的問題，找出了幾個思考點，試著從中找出效率低下的原因。

思考1

因為工作在低于諧振頻率時，也是ZVS狀態，而且次級能ZCS。所以也是比較有吸引力。但是初級MOSFET關斷電流為勵磁電感的最大電流，所以較低的勵磁電感會造成MOSFET關閉耗損加大。在第一次的參數中初級勵磁電感只有550uH,針對這點重新計算了諧振網絡的參數，將勵磁電感提高到了850uH，但是問題依然是存在。

相比550uH的勵磁電感而言但是效率還是有一點提升的，至少在空載時看到的勵磁電感電流的峰值是下降了。

圖2

思考2：

次級二極管在初級的諧振網絡電流等于勵磁電感的電流后停止傳遞，自然阻斷ZCS。但是在滿載時候振蕩嚴重，這一現象是否會惡化效率，還是說并無影響？

滿載150瓦，次級二極管電壓波形，沒有測試電流波形。

圖3

思考3：

因為考慮的過載保護使用了二極管鉗位和兩個諧振電容的方案，不知這樣是否對效率存在影響。

針對這幾點思考，下面給出了相應的修改意見。

建議1

增大點工作頻率，或者說測試下實際諧振電感的感值和諧振電容容值，計算諧振頻率，將開關頻率設的略大于諧振頻率比較好，因為由于死區的原因會導致等效的開關頻率減小。

建議2

在滿足增益的條件下，在重載時開關頻率不要過低，因為會導致在重載時副邊的漏感和原邊的節電容進行諧振。

建議3

整機效率偏低，需要首先將PFC和DCDC部分分開測試，觀察是由哪部分引起效率偏低的。單純去增大勵磁電感，雖然是減小了勵磁電流，但是對實現ZVS條件不利，為了實現ZVS就需要更長的死區來彌補了。效率不一定會有提升。

建議4

如果是PFC部分效率因為功率比較小，建議采用CRM或者DCM模式，如果空間不是問題，可以采用鐵氧體來提升效率。

效率與很多因素有關系，沒有一個絕對的參考值。在半導體器件選型的基礎上通過修改諧振元件的參數盡量去優化效率就可以了。

Q值可以算出來，在波形上也可以看出來。次級零流關斷后勵磁電流還在上升，就是諧振電容容量偏大了。

或者可以先把次級繞組的截面積加大，再觀察一下效率。

進一步修改

采用了上述的建議之后，再次進行試驗。這次滿載30分鐘測試得到的效率，在89.6%，與上次的參數相比效率提高了1%以上。下面是這次的各種參數：

Vacin=220V

Vpfcin=396V

Vo=24V

IO=6A

CORE:EER3542/PC40

Ls=173uH

M=5

Lm=850uH

Cs=14nF

Fs=103KHz

Gnor=1.118

Gmax=1.165

Gpk=Gmax*1.1=1.28

N=9

Qe=0.52

圖4

從參數的思考：

電感量的加大，減弱了勵磁電流的的幅度,減少了初級MOSFET的關斷耗損。

初級匝數的減低，從44減低到36。

次級電流密度加大從6跟0.4加大到8跟0.4。

峰值增益沒有考慮最低輸入電壓360V，而是從380V開始計算，因為需要的最大增益（分壓網絡的分壓比）需要的較小，只需要1.16，只考慮10%的余量（實際增益到峰值），滿足輸出電壓所需要的網絡分壓比只需要1.28。根據Q值表選擇到0.52。

然后得到諧振網絡的元件值。由于有較大的諧振電感所以需要初級和次級之間的物理距離加大到6-8mm，才能保證170uH的漏感。通過控制初級和次級之間的物理距離能得到合適的漏感量。

E開關頻率依然低于的預計諧振頻率，應該要把開關頻率提高到諧振頻率附近。（不足之處開關頻率依然低于諧振頻率太多）

將初級的36圈，降低到34圈，匝比為8.5。但是由于初級匝數的降低漏感也發生了變化，于是需要對發生變化的漏感Ls=155uH，重新計算了諧振網絡的值，Cs=12nF諧振頻率接近115KHZ。勵磁電感為750uH。

當調整好參數滿載時，確實發現：通過減低匝比來降低滿載時諧振網絡的增益值，確實而有效的提升了開關頻率。滿載時的開關頻率為109K，諧振頻率為115K，已經比較接近。觀察電流波形，也有比較好的效果。如圖5所示。

圖5

本篇文章對LLC電路效率較低的問題進行了較為實際的，且全方位的分析，并且給出了同樣全面地整改方法。如果大家也在設計過程當中遇到了同樣的問題，不如仔細閱讀以下本篇文章，或許就能找到相應的解決方法。

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