Infineon LLC 计算器使用指南
在电力电子领域，Infineon 提供了一种 LLC 谐振转换器的设计工具，即 LLC 计算器，用于优化开关电源的性能。LLC 谐振转换器是一种高效、低EMI（电磁干扰）的拓扑结构，广泛应用于高电压直流到直流转换器设计。本指南将详细阐述如何使用 Infineon 的 LLC 计算器进行设计和计算。
1. LLC 设计步骤：
- 第一步：确定最大电流 (Qmax)。根据负载需求，选择 LLC 转换器的最大输出电流。例如，81A 和 103A 分别代表两个不同的工作条件。
- 第二步：选择磁化电流 (m)。磁化电流是决定 LLC 谐振转换器工作模式的关键参数，它影响着转换器的效率和稳定性。增大 m 值会增加峰值电流，但可以提升转换器的增益。
- 第三步：找到最小工作频率 (Fxmin)。这是 LLC 转换器在满足特定条件下的最低工作频率。
- 第四步：计算最大增益 (Kmax)。如果 Kmax 等于或大于所需的增益，则设计满足要求；若 Kmax 小于所需的增益，需调整 m 值，增大或减小以寻找合适的平衡点。
- 第五步：求解谐振组件值。一旦完成前面的步骤，就可以计算出电容 Cr、谐振电感 Lr 和主变压器的参数，如 FETs、控制器、变压器和输出滤波器等。
2. 典型组件选择：
- 主要 FETs：HSIPP60R190P6 或 IPP60R180C7，用于处理高压输入和大电流输出。
- Cr 谐振电容：66nF，影响谐振频率 Fr 和转换器的增益特性。
- Lr 谐振电感：16uH，与 Cr 共同决定 LLC 谐振电路的工作特性。
- Lm 主变压器磁通量：185uH，用于电压转换和隔离。
- 控制器：ICE2HS01G 或 XMC4200Lr，用于控制 LLC 谐振转换器的开关操作。
- 输出侧元件：Elec. 输出电容器和输出后滤波电感，确保输出稳定性和滤波效果。
3. 操作频率考虑：
- 在 60% 负载下，由于 Buck 模式操作和特定的变比，Fmax 应该大于 1.5 倍的 Fr，而 Fmin 可以预设为 0.57 倍的 Fr，即 88kHz。
- 在 10% 负载下，Fmax 需要超过 3 倍的 Fr，可能导致不切实际的操作频率，这时可能需要采用 Burst 模式。Burst 模式在输入电压范围接近下限时特别需要注意，因为这可能导致电容性模式操作，影响转换器性能。
4. 系统参数影响：
- 转换器的增益曲线受到 Cr 电容、m 值以及工作频率 Fr 的影响。例如，66nF、m=12.5 的设计会有特定的增益特性。
- 输入电压范围的限制可能导致在某些负载条件下必须使用 Burst 模式，这需要仔细配置 Cr 以减少电容性模式的影响，并确保在进入和离开 Burst 模式时的平滑过渡。
通过遵循这些步骤和指南，工程师可以有效地利用 Infineon 的 LLC 计算器来设计和优化 LLC 谐振转换器，以满足特定应用的需求，同时确保高效、稳定和低噪声的电源转换。
