LLC諧振變換器空載輸出電壓漂高問題分析解決

摘要：LLC諧振變換拓撲以其高效率、高頻化及良好的電磁兼容(EMC)特性等優勢獲得廣泛應用，但實際中空載問題是個難點，空載輸出電壓漂高是一種常見現象，經常出現超出穩壓精度要求的情況，常見解決方案是空載下讓LLC工作在打嗝模式或假負載的模式，但打嗝模式會導致較大的空載輸出電壓紋波，假負載會影響電源效率。總結分析了一種在解決產品實際問題時得出的實用方案，通過實驗測試發現初級器件的振蕩電壓通過變壓器傳到次級，若開關頻率達到設置的最高限制頻率，必然導致空載情況下輸出電壓漂高。通過實驗分析得出減小變壓器次級繞組端電壓振蕩的解決方案，經實驗驗證并應用到實際產品中，取得了良好的效果。
關鍵詞：變換器；空載電壓漂高；諧振電感；電壓振蕩

1 引言
LLC諧振變換拓撲具有高效率、高頻化及良好的EMC特性等優勢，因此得到廣泛應用。但實際應用中，尤其在寬輸出電壓范圍應用中，如通信電源模塊中輸出電壓在0～58 V且輸出電流在空載和滿載間變化，這種情況下空載、紋波及雜音等問題的處理都存在一定困難。空載輸出電壓漂高是常見現象，經常出現超出穩壓精度要求范圍的情況，通常解決方案是空載下讓LLC工作在打嗝模式、假負載或PWM模式，打嗝模式會導致較大的輸出電壓紋波，假負載會影響電源效率，PWM模式會使設計復雜化。
在解決一款200 W電源產品空載問題過程中，發現初級器件的振蕩電壓通過變壓器傳到次級，導致次級繞組端電壓呈現幅值較大的振蕩，若開關頻率達到限制的最高頻率，必然導致空載下輸出電壓漂高，通過實驗得出一種降低次級繞組輸出電壓振蕩幅度的方案，取得了良好效果。

2 原理與設計
圖1為輸入交流100～264V，輸出直流70V／3A的電源變換器DC／DC主電路原理圖。主電路采用半橋LLC拓撲，控制電路采用LLC專用控制芯片L6599，考慮產品成本，諧振電感Lr采用變壓器漏感，諧振電路參數：Lr=90μH，勵磁電感Lm=700μH，K=Lm／Lr=7.8，諧振電容Cr=0.047 μF，諧振頻率

最高開關頻率為188 kHz(由控制芯片外圍電路設定)，圖2為由設計參數得出的LLC特性曲線。