ܪᄌ ݬఠଐۨসǖဧHiperLCSTM LCS702HG ଐࡼ150 W LLCኹDC-DCቕᑩᓞધ ਖৃ 380 VDC输入；24 V，6.25 A输出 ። HiperLCS评估 ᔫᑗ 应用工程部 ᆪܠ RDR-239 ྇໐ 2011年9月13日 ኀࢿ۾ۈ 1.0 ᄂྻগၤ 低元件数、低成本、设计简单的谐振(LLC)转换器 器件集成了控制器、上管和下管MOSFETS以及驱动器，可减少元件数和降低设计 复杂度 高工作频率(250 kHz) 减小了变压器磁芯型号(EEL25)和转换器尺寸 可用陶瓷电容取代电解输出电容 高效率 满载时效率 >95% 平均效率>95%（20%、50%及100%负载点） 通过电容电流检测进一步降低功耗 脉冲串模式可确保在空载条件下实现稳压 专利信息 此处介绍的产品和应用（包括产品之外的变压器结构和电路）可能包含一项或多项美国及国外专利，或正在申请 的美国或国外专利。有关Power Integrations专利的完整列表，请参见www.powerint.com。Power Integrations按照在 <http://www.powerint.com/ip.htm>中所述规定，向客户授予特定专利权利的许可。 Power Integrations 5245 Hellyer Avenue, San Jose, CA 95138 USA. 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 ഺ 简介 ............................................................................................................................4 1.1 重要说明 ..............................................................................................................4 2 电源规格 .....................................................................................................................9 3 电路原理图 ...............................................................................................................10 4 电路描述 ...................................................................................................................11 4.1 初级 ...................................................................................................................11 4.2 输出整流 ............................................................................................................13 5 PCB布局 ...................................................................................................................15 6 物料清单(BOM).........................................................................................................17 7 变压器设计表格 ........................................................................................................19 8 变压器规格 ...............................................................................................................25 8.1 电气原理图 ........................................................................................................25 8.2 电气规格 ............................................................................................................25 8.3 材料 ...................................................................................................................25 8.4 变压器结构图.....................................................................................................26 8.5 变压器构造 ........................................................................................................26 8.6 绕制演示 ............................................................................................................27 9 输出电感规格 ............................................................................................................30 9.1 电气原理图 ........................................................................................................30 9.2 电气规格 ............................................................................................................30 9.3 材料列表 ............................................................................................................30 10 散热片组件 ............................................................................................................31 10.1 二极管散热片 .................................................................................................31 10.1.1 二极管散热片工程图 ...................................................................................31 10.1.2 二极管散热片加工装配图............................................................................32 10.1.3 二极管和散热片装配图 ...............................................................................33 10.2 HiperLCS散热片 ................................................................................................34 10.2.1 HiperLCS散热片工程图 ..............................................................................34 10.2.2 HiperLCS散热片加工装配图 .......................................................................35 10.2.3 HiperLCS和散热片装配图...........................................................................36 11 性能数据 ...............................................................................................................37 11.1 效率曲线 – 在100%、50%、20%和10%负载下.............................................37 11.2 负载调整率曲线 – 在100%、50%、20%、10%及零负载下 ...........................38 11.3 表格化数据.....................................................................................................38 12 波形.......................................................................................................................39 12.1 半桥电压和电流，正常工作............................................................................39 12.2 输出电压启动特征 ..........................................................................................40 12.3 输出电压跌落 .................................................................................................41 12.4 输出过载 ........................................................................................................41 1 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 第2页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 2011年9月13日 12.5 输出二极管峰值反向电压................................................................................42 12.6 短路................................................................................................................42 12.7 负载阶跃响应，380 VDC输入 ........................................................................43 12.8 负载阶跃响应，400 VDC输入 ........................................................................46 12.9 输出纹波测量 .................................................................................................49 12.9.1 纹波测量技巧 ..............................................................................................49 12.9.2 输出纹波测量结果.......................................................................................50 13 温度测量................................................................................................................51 13.1 条件：380 VDC，满载，连续工作1小时 ........................................................51 14 增益相位图 ............................................................................................................54 15 版本历史................................................................................................................55 ᒮገႁීǖ 虽然本电路板的设计满足安全隔离要求，但工程原型尚未获得机构认证。 第 3 页（共 56 页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 1 ଼ 本文档是一份工程报告，介绍一款使用集成LCS702HG的LLC功率级IC设计的24 V、 150 W LLC DC-DC转换器。本报告和电路板用作一个通用测试平台，用来演示HiperLCS 系列器件的工作原理和功能。 本设计的输入工作电压范围为300 V至420 V DC，要求提供一个12 V的辅助电源。典型系 统中的高压DC输入将由PFC级提供，12 V电源将由系统偏置电路或待机电源提供。 本文档包括电源规格、电路图、物料清单、变压器规格文件、印刷电路板布局及性能 数据。 1.1 ᒮገႁී ᆐཀྵۣᑵޟᔫLjᏴRD-239࢟ᏎᒦLjܘኍᏴ+380 Vၒྜྷ࣡ਜ਼ᒇో࣡ᔇࡼၒྜྷૄവᒄ ମဧጙৈᒗᆐ10 Fࡼ࢟ྏă 在此转换器用作次级侧监测电路或输出过压(OV)消弧电路的大多数系统中，都提供输出过 压保护。因此，本设计具有短路保护功能，但不提供过压保护。通过禁用TL431 (U3)或光 耦器(U2)来执行过压测试将导致输出电压升高，从而超出输出肖特基整流管(D2)的额定电 压并使其失效。 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 第4页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 2011年9月13日 ᅄ1 – 装配后的电路板图片，顶视图 第 5 页（共 56 页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 ᅄ2 – 装配后的电路板图片，侧视图(1) Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 第6页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 2011年9月13日 ᅄ3 – 装配后的电路板图片，侧视图(2) 第 7 页（共 56 页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 ᅄ4 – 装配后的电路板图片，底视图 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 第8页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 2011年9月13日 2 ࢟Ꮞਖৃ 下表所列为设计的最低可接受性能。实际性能可参考测量结果部分。 ႁී ၒྜྷ 直流总线电压 VCC电压 空载输入功率(380 VDC) 启动电压 关断电压 ၒ߲ 输出电压 输出峰-峰值纹波电压 输出电流 ᔐၒ߲ൈ 连续输出功率 峰值输出功率 ൈ 20%负载 ९ VIN VCC ᔢቃᒋ ࢜ቯᒋ ᔢࡍᒋ 300 11.4 420 14.5 VDC VDC W VDC VDC 25.2 240 6.25 V mV A 150 150 W W 不适用 360 285 VSTART VSTOP VOUT VRIPPLE IOUT 380 22.8 0 24 6.25 POUT POUT_PEAK ᆡ ۸ᓖ 仅直流输入。 >15 V时可损坏U1 5% 20 MHz带宽 在25 oC、380 VDC输入下测得 93.0 93.5 % 50%负载 95.0 96 % 100%负载 94.7 95.5 % 82.5 x 58.4 x 34.8 mm 长x宽x高 0 °C 环境温度更高时，需要对IC1和输出 二极管采用热阻更低的散热片 尺寸 环境温度 第 9 页（共 56 页） tAMB 40 Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 3 ࢟വᏇಯᅄ ᅄ5 – 电路原理图 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 第10页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 2011年9月13日 4 ࢟വහၤ 图5所示为一款使用LCS702HG设计的24 V、150 W LLC DC-DC转换器的电路图，适用于 演示HiperLCS器件的工作原理。根据设计，它由380 V额定直流输入电压和12 V偏置电源 供电。 为确保正常工作，在RD-239电源中，必须在+380 V输入端(B+)和直接跨接端子的输入回路 (0 V)之间使用一个至少为10 F的大容量电容。 4.1 ߱ 集成电路U1集成了LLC谐振半桥(HB)转换器所需的控制电路、驱动器和输出MOSFET。 U1的HB输出经由隔直电容/谐振电容(C11)驱动输出变压器T1。该电容的额定值应根据工 作纹波电流来确定，并能够耐受故障条件下的高电压。 变压器T1的设计漏感为53 H。T1与谐振电容C11根据以下公式共同将初级串联谐振频率 设定为约278 kHz： fR 1 6.28 LL C R 其中，fR是串联谐振频率（单位Hz），LL是变压器漏感（单位H），CR是谐振电容的值(C11) （单位F）。 变压器匝数比已通过调整初级绕组圈数进行设定，以使额定输入电压和满载下的工作频率 接近但略小于前面所介绍的谐振频率。 测试发现，250 kHz的工作频率是在变压器尺寸、输出滤波器电容（可使用陶瓷电容）和 效率之间折中后的最佳频率点。 所选取的次级绕组圈数在磁芯和铜损耗之间达到了良好的平衡。AWG #44利兹线用于初级 绕组，AWG #42利兹线用于次级绕组，这一组合可在工作频率(~250 kHz)下提供高效率。 每种线规利兹线的股数的选择是在绕组适配性与铜损耗之间进行折中的结果。 所选用的磁芯材料是NC-2H（Nicera产品）。这种材料表现出了可接受的（低损耗）性 能，但选择一种更适用于高频率工作的材料，如PC95（TDK产品），将会进一步降低磁芯 损耗并提高效率。 元件D1、R6和C8形成自举电路，为U1的内部上管驱动器供电。 元件C20、R5和C1对+12 V输入提供滤波和旁路，该输入是U1的VCC电源。 注：VCC电压>15 V时可损坏U1。 第 11 页（共 56 页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 分压器R1-R4用于设定U1的高压导通、关断和过压阈值。当输入过压关断点为473 VDC 时，所选取的分压器值可将LLC导通点设定在360 VDC，将关断点设定在285 VDC。内置 的迟滞特性可将输入欠压关断点设定在280 VDC。 电容C9是+380 V的高频率旁路电容，在U1的D与S1/S2引脚之间以短走线连接。 电容C12与C11一起形成分流器，用于对一部分初级电流进行采样。电阻R11可检测此电流， 所产生的信号由R12和C7进行滤波。电容C12的额定值应根据故障条件下出现的峰值电压来 确定，应采用金属膜、SL陶瓷或NPO/COG陶瓷等稳定的低损耗介质。RD-239所使用的电容 为具有“SL”温度特性的圆盘状陶瓷电容，它常用于CCFL管的驱动器。根据以下公式，所选取 的值可将1周期（快速）流限值设定在5.5 A，将7周期（慢速）流限值设定在3 A： I CL 0.5 C12 R11 C11 C12 ICL是7周期流限值（单位A），R11是限流电阻（单位Ohms），C11和C12分别是谐振电容和 电流采样电容的值（单位nF）。对于1个周期流限值，可在上面公式中用0.9 V替代0.5 V。 电阻R12和电容C7对传送到IS引脚的初级电流信号进行滤波。电阻R12设定为最小建议值 220 。C7的设定值为1 nF，以避免因噪声导致的误触发，并该值并不足以影响上面计算 出的流限设定值。这些元件应靠近IS引脚放置，以发挥最大效用。IS引脚可承受负向电 流，因此电流检测不需要采用复杂的整流方案。 电阻R10将死区时间设定为330 nS，将U1的最大工作频率设定为773 kHz。U1的FMAX输入 由C5进行滤波。R10和R19相结合还可为U1选择脉冲串模式“1”。这样可将脉冲串阈值频率 的下限和上限分别设定为338 kHz和386 kHz。 反馈引脚具有每A流入反馈引脚的电流的频率为2.6 kHz的近似特性。随着注入反馈引脚 的电流的增大，U1的工作频率就越高，从而降低输出电压。R8与R9相串联可将U1的最小 工作频率设定为115 kHz左右。该设定值通常略低于在满载和最低大容量电容电压下实现 稳压所需的频率。电阻R8被C3旁路以在启动时提供输出软启动，工作方式是：在反馈环路 开环时，最初允许更高的电流流入反馈引脚。这可使开关频率在开始时较高，随后在输出 电压达到稳压后降低。电阻R9的设定值通常与R10相同，以便软启动时的初始频率等于 R10所设定的最大开关频率。如果R9的值小于该值，它将会在施加输入电压后开关开始之 前造成延迟。 光耦器U2经由R20来驱动U1的反馈引脚，R20可限制流入反馈引脚的最大光耦器电流。电 容C4用于对反馈引脚进行滤波。电阻R21可加载光耦器输出，以强制它以相对较高的静态 电流进行工作，从而提高其增益。电阻R20和R21还可改善强信号阶跃响应和脉冲串模式 输出纹波。二极管D3可将R21从FMAX/软启动网络隔离。 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 第12页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 4.2 2011年9月13日 ၒ߲ᑳഗ 变压器T1的输出由D2以及C14、C15进行整流和滤波。这些电容都是X5R介质，根据输出 纹波电流额定值仔细选出。标准Z5U电容将不适用于此应用。输出整流管D2选用60 V肖特 基整流管，可实现高效率。将变压器次级半绕组相互缠绕（详见第8部分中的变压器结构） 可降低两个次级半绕组之间的漏感，这样可将最差情况PIV降至57 V，从而允许使用能进 一步提高效率的60 V肖特基二极管。L1和C16提供额外的输出滤波。电容C16还可以阻尼 ~30 kHz频率下的由LLC“虚拟”输出串联R-L和陶瓷输出电容C14和C15导致的LLC输出阻抗 峰值。它还可提升对快速、高幅负载阶跃的响应速度。电阻R13、R18与U3参考电压相配 合，可设定电源的输出电压。误差放大器U3经由R14对反馈光耦器U2提供驱动。元件 C17、C19、R14、R16、R17和R21可决定电源的增益相位特性。这些选取的值可在额定 和极端负载/不同输入电压下提供稳定的工作。当光耦器U2的LED中无电流经过时，电阻 R15允许最小要求工作电流流入U3。元件C10与R23形成软结束网络，用来消除导通时的 输出过冲。电阻R23为C23提供一个人为的高ESR，以使TL431 (U3)的输出电阻控制增益 相位响应。 第 13 页（共 56 页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 ኊገ೫ஊৎࣶቧᇦǛ 使用您的智能手机和来自的 www.neoreader.com 的免费软件 （或任何其他来自您智能手机应用程 序商店的免费 QR 码阅读器）即可连 接到我们网站上的相关内容。 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 第14页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 5 2011年9月13日 PCBݚ ᅄ6 – 印刷电路板布局顶视图 第 15 页（共 56 页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 ᅄ7 – 印刷电路板布局底视图 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 第16页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 2011年9月13日 6 ᇕ೯༹(BOM) ሲ ၫ ݬఠኔ 1 2 C1 C6 2 3 3 4 ႁී ညޘቯ ညޘ 1 F，25 V，陶瓷，X7R，1206 C3216X7R1E105K TDK C2 C4 C5 4.7 nF，200 V，陶瓷，X7R，0805 08052C472KAT2A AVX 1 C3 220 nF，50 V，陶瓷，X7R，1206 ECJ-3YB1H224K Panasonic 1 C7 1 nF，200 V，陶瓷，X7R，0805 08052C102KAT2A AVX 5 2 C8 C10 330 nF，50 V，陶瓷，X7R FK24X7R1H334K TDK 6 1 C9 22 nF，630 V，陶瓷，X7R，1210 GRM32QR72J223KW01L Murata 7 1 C11 6.2 nF，1600 V，薄膜 B32672L1622J000 Epcos 8 1 C12 47 pF，1 kV，圆盘状陶瓷 DEA1X3A470JC1B Murata 2.2 nF，陶瓷，Y1 9 1 C13 10 2 C14 C15 11 1 C16 12 1 C17 470 F，35 V，电解，极低ESR，23 m， (10 x 20) 2.2 nF，200 V，陶瓷，X7R，0805 13 1 C19 3.3 nF，200 V，陶瓷，X7R，0805 08052C332KAT2A AVX 14 1 C20 47 F，35 V，电解，通用，(5 x 11) ECA-1VHG470 Panasonic 15 1 D1 600 V，1 A，超快速恢复，75 ns，DO-41 16 1 D2 60 V，30 A，双向肖特基二极管，TO-220AB 17 1 D3 18 1 ESIPCLIP M4 METAL1 19 1 HS1 散热片，二极管，自定义，铝，3003，0.62厚 Custom 20 1 HS2 Custom 21 1 J1 22 1 L1 散热片，二极管，自定义，铝，3003，0.062厚 3位(1 x 3)接头，0.156间距，垂直，中间引脚移 除 自定义，150nH，±15%，基于Micrometals T30-26环形磁芯构建 23 2 NUT1 NUT2 24 2 R1 R2 25 1 R3 26 1 27 28 10 F，35 V，陶瓷，X5R，1210 440LD22-R Vishay GMK325BJ106KN-T Taiyo Yuden EKZE350ELL471MJ20S Nippon Chemi-Con 08052C222KAT2A AVX UF4005-E3 Vishay STPS30L60CT ST Micro 75 V，300 mA，快速开关，DO-35 1N4148TR Vishay 散热片硬件，夹簧铆接端，20.76 mm长 x 8 mm宽 x 0.015 mm厚 NP975864 Aavid Thermalloy 26-48-1031 Molex SNX R1595 Santronics USA 6CKNTZR 任何符合RoHS标准的 生产商 976 k，1%，1/4 W，厚膜，1206 ERJ-8ENF9763V Panasonic 976 k，1%，1/4 W，金属膜 MFR-25FBF-976K Yageo R4 20 k，1%，1/8 W，厚膜，0805 ERJ-6ENF2002V Panasonic 1 R5 4.7 ，5%，1/4 W，厚膜，1206 ERJ-8GEYJ4R7V Panasonic 1 R6 2.2 ，5%，1/4 W，厚膜，1206 ERJ-8GEYJ2R2V Panasonic 29 1 R8 36.5 k，1%，1/4 W，厚膜，1206 ERJ-8ENF3652V Panasonic 30 1 R9 7.68 k，1%，1/4 W，厚膜，1206 ERJ-8ENF7681V Panasonic 31 1 R10 7.68 k，1%，1/4 W，金属膜 MFR-25FBF-7K68 Yageo 32 1 R11 24 ，5%，1/4 W，厚膜，1206 ERJ-8GEYJ240V Panasonic 33 1 R12 220 ，5%，1/8 W，厚膜，0805 ERJ-6GEYJ221V Panasonic 34 1 R13 86.6 k，1%，1/4 W，金属膜 MFR-25FBF-86K6 Yageo 35 1 R14 7.5 k，5%，1/8 W，厚膜，0805 ERJ-6GEYJ752V Panasonic 36 1 R15 1 k，5%，1/8 W，厚膜，0805 ERJ-6GEYJ102V Panasonic 37 1 R16 1.5 k，5%，1/8 W，厚膜，0805 ERJ-6GEYJ152V Panasonic 38 1 R17 22 k，5%，1/8 W，厚膜，0805 ERJ-6GEYJ223V Panasonic 39 1 R18 10 k，1%，1/8 W，厚膜，0805 ERJ-6ENF1002V Panasonic 40 1 R19 143 k，1%，1/8 W，厚膜，0805 ERJ-6ENF1433V Panasonic 41 1 R20 1.2 k，5%，1/8 W，厚膜，0805 ERJ-6GEYJ122V Panasonic 42 1 R21 4.7 k，5%，1/4 W，厚膜，1206 ERJ-8GEYJ472V Panasonic 43 1 R22 0 ，5%，1/4 W，厚膜，1206 ERJ-8GEY0R00V Panasonic 螺母，六角，Kep 6-32，镀锌 第 17 页（共 56 页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 44 1 R23 45 2 46 2 47 4 RTV1 RTV2 SCREW1 SCREW2 STD1 STD2 STD3 STD4 48 1 T1 49 1 50 3 51 1 TP1 TP2 TP4 TP6 TP3 52 1 TP5 53 1 54 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 47 ，5%，1/8 W，厚膜，0805 ERJ-6GEYJ470V Panasonic 120-SA Wakefield PMSSS 632 0031 PH Building Fasteners 561-0375A Eagle Hardware SNX R1545 Santronics USA 测试点，黄色，直插式安装 5014 Keystone 测试点，黑色，直插式安装 5011 Keystone 测试点，红色，直插式安装 5010 Keystone 测试点，橙色，直插式安装 5013 Keystone TP7 测试点，白色，直插式安装 5012 Keystone 1 U1 HiperLCS，ESIP16/13 LCS702HG Power Integrations 55 1 U2 光耦器，35 V，CTR 80-160%，4-DIP 56 1 U3 IC，齐纳并联稳压器ADJ SOT-23 57 2 WASHER1 WASHER2 导热硅脂 十字机械螺丝6-32 X 5/16，不锈钢 接线柱，电路板，内孔，六角，6-32，按入式， 0.375L，尼龙 自定义变压器，骨架，EEL25.4，垂直， 11引脚，（2个安装引脚） #6平面垫圈，不锈钢，镀锌，0.267外径x 0.143内径x 0.032厚 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com LTV-817A Liteon LM431AIM3/NOPB National Semr 620-6Z Olander 第18页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 2011年9月13日 7 ܤኹଐৃܭ HiperLCS_041311Ǘ ኀࢿۈ1.0ǗۈཚჅᎌ Power Integrations 2011 ၒྜྷ ቧᇦ HiperLCS_041311_Rev1-0.xlsǗHiperLCS༙ۍĂ ೌኚෝါLLCቕᑩᓞધଐৃܭ ၒ߲ ᆡ VBULK_NOM 380 V 额定LLC输入电压 Vbrownout 280 V 电压跌落阈值电压。如果电压低于此值，HiperLCS将关 断。容许值介于VBULK_NOM的65%和76%之间。设定为 65%以获得最大维持时间。 Vbrownin 353 V 大容量电容的启动阈值 VOV_shut 465 V 对体电压的OV保护 VOV_restart 448 V OV保护后的重启动电压 CBULK 103 uF 大容量电容满足维持时间要求的最小值；调整维持时间和 Vbulkmin可更改大容量电容值 tHOLDUP 21.8 ms ၒྜྷၒྜྷݬၫ ၒྜྷLLCDŽࠨDžၒ߲ 大容量电容维持时间 ଐৃܭଣࢾࠨླྀᔝݧACࢶଝ VO1 24.00 24.0 V 主输出电压。设计表格假定这是稳压输出 IO1 6.25 6.3 A 主输出最大电流 VD1 0.60 0.60 V 主输出中二极管的正向电压 PO1 150 W 来自第一LLC输出的输出功率 VO2 0.0 V 第二输出电压 IO2 0.0 A 第二输出电流 VD2 0.70 V 第二输出中所用二极管的正向电压 PO2 0.00 W 来自第二LLC输出的输出功率 P_LLC 150 W 指定的LLC输出功率 ኡᐋLCSୈ 器件 LCS702 LCS器件 LCS702 所选器件的RDSON（最大值） RDSON (MAX) 1.39 ohms Coss 250 pF 所选器件的等效Coss Cpri 40 pF 变压器初级绕组的杂散电容 PCOND_LOSS 1.4 W TMAX_HS 90 deg C Theta J-HS 9.1 deg C/W 预期的结温度 102 deg C Ta max 50 deg C 预期的最大环境温度 Theta HS-A 29 deg C/W 要求的结到环境热阻 Po 154 W Vo 24.60 V 额定输入电压和满载下的导通损耗 最大散热片温度 结到散热片的热阻（涂有散热膏，但无绝缘垫片） 预期的结温度 LLCቕᑩݬၫਜ਼ܤኹଐႯDŽည߅ྻཎሣDž 来自LLC转换器的输出，包括二极管损耗 变压器绕组的主输出（包括二极管压降） f_target 250 kHz PFC和LLC所需的满载开关频率。66 kHz到300 kHz， 建议值为250 kHz Lpar 287 uH 并联电感。（对于集成变压器，Lpar = Lopen - Lres； 对于非集成低漏感变压器，Lpar = Lmag） Lpri 340 uH 对于集成变压器，此值为初级开路电感；对于非集成低漏 感变压器，此值为初级漏感与串联电感之和。如果将其留 空，自动计算将显示在Vnom的80%下ZVS损耗所需的值 第 19 页（共 56 页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 Lres RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 53.00 Kratio 53.0 uH 5.4 Cres 6.20 Lsec m n_eq 集成变压器的串联电感或初级漏感；如果将其留空，自动 计算将基于K=4 Lpar与Lres的比值。保持K值以使2.1 < K < 11。首选Lres 可使K<7 串联谐振电容。红色背景单元格生成红色图形。如果将 Lpar、Lres、Cres和n_RATIO_red_graph留空，它们将 由设计表格自动计算得出 6.2 nF 5.098 uH 主输出一个相位的次级侧电感；测量并输入此值，或调整 此值，直到f_predicted与测量值相匹配 50 % 漏感分布因子（初级到次级）。99%表示大部分漏感都在 初级侧 7.50 LLC等效电路理想变压器的匝数比 Npri 49.0 49.0 初级绕组圈数；如果输入为空，默认值将自动计算得出， 以使f_predicted = f_target Nsec 6.0 6.0 次级绕组圈数（主输出的每个相位）。默认值是保持 BAC<=2000高斯的估计值 f_predicted 280 kHz 额定输入电压和满载下的预期频率；很大程度上受到 n_Ratio和初级绕组圈数的影响 f_res 278 kHz 串联谐振频率（由串联电感Lres和C定义） f_brownout 180 kHz VBULK_MIN和满载下的开关频率 f_par 110 kHz 并联谐振频率（由Lpar + Lres和C定义） f_inversion 164 kHz Vbrownout和满载下的最小频率。将HiperLCS最小频率设 为此值。在低于此频率下工作可导致在增益反转区域工作 Vinversion 256 V LLC功率转换电路在达到在低频率增益反转点之前的最小 输入电压。最佳值应等于Vbrownout 0.99 A 在满载、额定输入电压(Vbulk)和fnominal_actual下的初级 绕组RMS电流 4.8 A 绕组1（较低次级电压）的RMS电流 2.8 A 较低次级电压电容的RMS电流 0.0 A 绕组2（较高次级电压）的RMS电流 0.0 A 较高次级电压电容的RMS电流 91 V 在满载和额定输入电压下的谐振电容AC RMS电压 RMS࢟ഗਜ਼࢟ኹ IRMS_LLC_Primary 绕组1（较低次级电 压）的RMS电流 较低次级电压电容的 RMS电流 绕组2（较高次级电 压）的RMS电流 较高次级电压电容的 RMS电流 Cres_Vrms ኋผܤኹ၂ዩDŽည߅౸ྻཎሣDž 新的初级绕组圈数 49.0 新的次级绕组圈数 6.0 新Lpri 340 uH 试验变压器的开路电感；默认值来自谐振部分 新Cres 7.6 nF 串联电容的试验值（如果将其留空，所选的计算值应使 f_res = f_target） 新的估计Lres 53.0 uH 试验变压器的Lres估计值 新的估计Lpar 287 uH 试验变压器的Lpar估计值 新的估计Lsec 5.098 uH 次级漏感的估计值 新Kratio 新的等效电路变压器 匝数比 V powertrain inversion new 试验变压器的初级绕组圈数；默认值来自谐振部分 试验变压器的次级绕组圈数；默认值来自谐振部分 5.4 试验变压器的Lpar与Lres的比值 7.50 估计的有效变压器匝数比 大容量电容的电压，低于此值将失去ZVS 246 V f_res_trial 250 kHz 新的串联谐振频率 f_predicted_trial 252 kHz 新的额定工作频率 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 第20页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 IRMS_LLC_Primary 绕组1（较低次级电 压）的RMS电流 较低次级电压电容的 RMS电流 绕组2（较高次级电 压）的RMS电流 较高次级电压电容的 RMS电流 ܤኹࠟበଐႯDŽ࠭ቕᑩݬၫݝॊଐႯDž ܤኹࠟበ EEL25 1.01 A 在满载、额定输入电压(Vbulk)和f_predicted_trial下的初级 绕组RMS电流 5.0 A 流经输出1绕组的RMS电流，假定为半正弦波形 3.2 A 较低次级电压电容的RMS电流 5.0 A 流经输出2绕组的RMS电流；输出1绕组AC叠加在输出2绕 组上 0.0 A 较高次级电压电容的RMS电流 ܤኹࠟበ EEL25 输入变压器磁芯的截面积 Ae 0.4 cm^2 Ve 3.0 cm^3 输入磁芯的体积 Aw 107.9 mm^2 窗口面积 Bw 22.0 mm 损耗密度 2011年9月13日 骨架总宽度 输入开关频率和BAC下每单位体积的损耗（单位与 kW/m^3相同） 200.0 mW/cm^3 MLT 3.1 cm N_CHAMBERS 2.0 W_SEP 3.0 mm Ploss 0.6 W 估计的磁芯损耗 Bpkfmin 141 mT 最小频率下第一象限的峰值磁通密度 BAC 181 mT AC峰峰值磁通密度（在f_predicted、Vbulk和满载下 计算） 平均每圈长度 骨架室数 绕组分隔板距离（将产生绕组面积的损耗） ߱ླྀᔝ Npri 等效初级绕组公制线 规格 初级绕组利兹线股数 初级绕组圈数；在LLC谐振部分确定 49.0 初级绕组线规格 125 44 AWG 0.050 mm 用于初级绕组的独立线股规格 采用公制单位的等效线径 利兹线的股数；对于未使用利兹线的初级绕组，设为1 125 初级绕组分配因子 50 % AW_P 47 mm^2 43% % 初级绕组窗口分配因子 - 分配到初级侧的绕组空间百分比 初级侧的绕组空间面积 填充系数 Resistivity_25 C_Primary 初级DCR 25 C 75.42 m-ohm/m 114.42 m-ohm 25 C下的估计电阻 初级DCR 100 C 153.32 m-ohm 100 C下的估计电阻（约比25 C下的估计电阻高33%） 0.99 A 245.31 m-ohm 0.24 W 初级RMS电流 ACR_Trf_Primary 初级绕组铜损耗 输出电压 24.00 槽1圈数 6.00 第 21 页（共 56 页） 电阻率，单位为milli-ohm/m 流经初级绕组的实测RMS电流 测得的AC电阻（100 kHz下，室温），乘以1.33可达到约 100 C绕组温度 85 C下的总初级绕组铜损耗 ᓖ - ൈႼଐႯᑣ࣪ࠨླྀᔝࡼඛৈླྀۍᔝ ࠨླྀᔝ1DŽ୷ࢅࠨ࢟ኹവၒ߲Dž 槽1 RMS电流 （总和，AC+DC） 绕组电流 （DC分量） 绕组电流 （AC RMS分量） 初级绕组的填充率（典型最大填充率为60%） V 输出电压（假定采用AC叠加绕组） 次级绕组圈数（每相） 4.8 A 流经输出1绕组的RMS电流，假定为半正弦波形 3.13 A 绕组电流的DC分量 3.68 A 绕组电流的AC分量 Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 槽1线规格 等效次级绕组1公制 线规格 槽1利兹线股数 270 Resistivity_25 C_sec1 DCR_25C_Sec1 42 AWG 0.060 mm 用于次级绕组的独立线股规格 采用公制单位的等效线径 利兹线采用的股数；对于未使用利兹线的非集成变压器， 设为1 270 电阻率，单位为milli-ohm/m 21.96 m-ohm/m 4.08 m-ohm 25 C下每相的估计电阻（供参考） DCR_100C_Sec1 5.47 m-ohm 100 C下每相的估计电阻（约比25 C下的估计电阻 高33%） DCR_Ploss_Sec1 0.43 W ACR_Sec1 8.75 m-ohm ACR_Ploss_Sec1 0.24 W 估计AC铜损耗（两个次级相位） 绕组1总铜损耗 0.66 W 两个次级相位的总(AC + DC)绕组铜损耗 电容RMS电流 2.8 A 输出电容的RMS电流 Co1 4.8 uF 次级1输出电容 电容纹波电压 3.0 % 次级1输出电容上的峰峰值纹波电压 输出电压 0.00 V 输出电压（假定采用AC叠加绕组） 槽2圈数 DC电阻造成的估计功率损耗（两个次级相位） 测得的每相AC电阻（100 kHz下，室温），乘以1.33可达 到约100 C绕组温度。ACR的默认值是100 C下DCR值的 两倍 ᓖ - ൈႼଐႯᑣ࣪ࠨླྀᔝࡼඛৈླྀۍᔝ ࠨླྀᔝ2DŽ୷ࠨ࢟ኹDž 0.00 AC叠加于次级绕组1上的次级绕组圈数（每相） 槽2 RMS电流 （总和，AC+DC） 4.8 A 流经输出2绕组的RMS电流；输出1绕组AC叠加在输出 2绕组上 绕组电流 （DC分量） 0.0 A 绕组电流的DC分量 绕组电流 （AC RMS分量） 0.0 A 绕组电流的AC分量 槽2线规格 42 AWG 0.060 mm 等效次级绕组2公制 线规格 槽2利兹线股数 Resistivity_25 C_sec2 变压器次级MLT 采用公制单位的等效线径 利兹线采用的股数；对于未使用利兹线的非集成变压器， 设为1 0 59292.53 用于次级绕组的独立线股规格 m-ohm/m 电阻率，单位为milli-ohm/m 平均每圈长度 3.10 cm DCR_25C_Sec2 0.00 m-ohm 25 C下每相的估计电阻（供参考） DCR_100C_Sec2 0.00 m-ohm 100 C下每相的估计电阻（约比25 C下的估计电阻 高33%） DCR_Ploss_Sec1 0.00 W DC电阻造成的估计功率损耗（两个次级半绕组） ACR_Sec2 0.00 m-ohm ACR_Ploss_Sec2 0.00 W 估计AC铜损耗（两个次级半绕组） 绕组2总铜损耗 0.00 W 两个次级半绕组的总(AC + DC)绕组铜损耗 电容RMS电流 0.0 A 输出电容的RMS电流 Co2 不适用 uF 次级2输出电容 电容纹波电压 不适用 % 次级1输出电容上的峰峰值纹波电压 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 测得的每相AC电阻（100 kHz下，室温），乘以1.33可达 到约100 C绕组温度。ACR的默认值是100 C下DCR值的 两倍 第22页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 ܤኹႼଐႯ 2011年9月13日 ۞ݙ౪ᔈᇺࡼܟᏏࠟᄰႼ 级绕组铜损耗（来自 初级绕组部分） 0.24 W 85 C下的总初级绕组铜损耗 级绕组铜损耗 0.66 W 次级绕组的总铜损耗 变压器总铜损耗 0.91 W AW_S 46.59 mm^2 变压器的总铜损耗（初级 + 次级） 次级绕组填充率 33% % 次级绕组的填充率；有包层利兹线次级绕组的典型最大填 充率为60%，无包层利兹线则为75% 330 330 ns 死区时间 1 1 次级绕组的窗口面积 ቧ୭࢟ᔜᒋ 死区时间 脉冲串模式 选择脉冲串模式：1、2和3具有迟滞，且有不同的频率 阈值 f_max 773 kHz 最大内部时钟频率，取决于死区时间设置 f_burst_start 338 kHz 脉冲串模式的较低阈值频率，提供迟滞控制。这是在脉冲 串关断期间后重启动时的开关频率 f_burst_stop 386 kHz 脉冲串模式的阈值频率上限；这是在脉冲串关断期间结束 时的开关频率 7.62 k-ohm 从DT/BF引脚到VREF引脚的电阻 145 k-ohm 从DT/BF引脚到G引脚的电阻 Rstart 7.62 k-ohm 启动电阻 - 与软启动电容串联的电阻；启动时从FB引脚到 VREF引脚的等效电阻 启动延迟 0.0 ms 启动延迟；开关开始前的延迟。减小R_START可增大延迟 Rfmin 34.7 k-ohm 0 0.2 uF 3.9 k-ohm 与光耦发射极串联的电阻 20.00 20.0 k-ohm OV/UV引脚分压器中电压较低的电阻 2.92 M-ohm OV/UV引脚分压器中的总上电阻 DT/BF引脚上侧分压 器电阻 DT/BF引脚下侧分压 器电阻 C_softstart Ropto OV/UV引脚下侧电阻 OV/UV引脚上侧电阻 从VREF引脚到FB引脚的电阻，用于设定最小开关频率； 此电阻和Rstart可决定f_MIN 软启动电容。建议值介于0.1 uF和10 uF之间 LLC࢟ྏॊኹ࢟ഗଶ࢟ހവ 慢速流限 2.78 A 8周期限流点 - 在电压跌落和启动期间检查正半周期 快速流限 5.00 A 1周期限流点 - 在启动期间检查正半周期 47 pF HV检测电容，与主谐振电容一起形成分流器 23.9 ohms LLC电流检测电阻，用于检测检测电容中的电流 当检测R的电压< -0.5V时，限制从检测电阻流入IS引脚的 电流 LLC检测电容 RLLC检测电阻 IS引脚限流电阻 220 ohms IS引脚噪声滤波电容 1.0 nF IS引脚旁路电容，与IS引脚限流电容一起形成一极 724 kHz 此极可衰减IS引脚信号 LCS器件导通损耗 1.4 W 输出二极管损耗 3.8 W 估计的二极管损耗 变压器估计总铜损耗 0.91 W 变压器的总铜损耗（初级 + 次级） 变压器估计总磁芯损耗 0.6 W 估计的磁芯损耗 总变压器损耗 1.5 W 总变压器损耗 总估计损耗 6.6 W LLC级总损耗 IS引脚噪声滤波器极 点频率 ႼᎾႯ 额定输入电压和满载下的导通损耗 估计效率 96% % 估计效率 PIN 157 W LLC输入功率 第 23 页（共 56 页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 ᑚݝॊ᎖ۑᓐิኡᐋࠨླྀᔝམၫ - ၒ߲ᆚਈೊࡵଐ ྀࡼৃܭੜჇݝॊă ࠨླྀᔝམၫਜ਼࢟ኹᒦଐႯ V1 24.00 V 目标稳压输出电压Vo1。更改此值可对从输出产生影响 V1d1 0.60 V 针对Vo1的二极管电压降 针对Vo1的总圈数 N1 6.00 V1_Actaul 24.00 V 预期输出电压 V2 0.00 V 目标输出电压Vo2 V2d2 0.70 V 针对Vo2的二极管电压降 N2 0.00 V2_Actual -0.70 V 预期输出电压 针对Vo2的总圈数 ྙਫݧૹ߅ࠟበᐌݙး - ᆚਈೊࡵଐྀࡼৃܭੜ Ⴧݝॊ ࣖೂࠈೊ࢟ঢDŽஞሢ᎖ऻૹ߅ܤኹDž 独立电感所需的电感值 Lsep 53.00 uH Ae_Ind 0.53 cm^2 电感磁芯截面积 高斯 用于磁芯损耗计算的AC磁通量（在f_predicted和满载下） 电感圈数 10 BP_fnom 1502 预期峰值初级电流 BP_fmin 电感器线规 初级绕组圈数 2.8 A 2804 高斯 44 AWG 等效电感公制线规格 0.050 mm 电感利兹线股数 125.00 预期峰值初级电流 峰值磁通密度，在最小频率fmin下计算 用于初级绕组的独立线股规格 采用公制单位的等效线径 利兹线采用的股数 构成利兹线的并绕线的数量 电感并绕线数 Resistivity_25 C_Sep_Ind 电感MLT 75.4 7.00 cm 电感DCR 25 C 52.8 m-ohm 25 C下的估计电阻（供参考） 电感DCR 100 C 70.7 m-ohm 100 C下的估计电阻（约比25 C下的估计电阻高33%） ACR_Sep_Inductor 113.2 m-ohm 测得的AC电阻（100 kHz下，室温），乘以1.33可达到约 100 C绕组温度 电感铜损耗 0.11 W 1 m-ohm/m Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 电阻率，单位为milli-ohm/m 平均每圈长度 85 C下的总初级绕组铜损耗 第24页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 2011年9月13日 8 ܤኹਖৃ 8.1 ࢟Ꮗಯᅄ 1 FL1 WD1: 24T – 125/#44AWG Served Litz WD2A: 6T – 270/#42AWG Unserved Litz 2 FL2 FL3 WD3: 25T – 125/#44AWG Served Litz WD2B: 6T – 270/#42AWG Unserved Litz 5 FL4 ᅄ8 – 变压器电气原理图 8.2 ࢟ਖৃ Ꮟ༓ࣞ 1秒，60 Hz，从引脚1-5到FL1、FL2、FL3、FL4 引脚1-5，所有其他绕组开路，在300 kHz、0.4 VRMS ߱࢟ঢ 条件下测得 ቕᑩຫൈ 引脚1-5，所有其他绕组开路 ߱ധঢ 引脚1-5，FL1、FL2、FL3、FL4短路，在300 kHz、 0.4 VRMS条件下测得 8.3 3000 VAC 350 H，± 10% 1400 kHz（最小） 53 H ±7% ݢ೯ ሲ [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] ႁී 磁芯对：EEL25.4 Nippon Ceramic FEEL25.4-NC-2H，无气隙 骨架：EEL25垂直，3槽，5引脚。PI P/N 25-00960-05 骨架罩壳，PI P/N 25-00961-00 胶带：聚酯薄膜，3M 1350F-1或同等材料，7.0mm宽 利兹线：270/#42单层，无包层 利兹线：125/#44单层，有包层 变压器清漆：Dolph BC-359或同等材料 第 25 页（共 56 页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 8.4 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 变压器结构图 图9 –变压器结构图 8.5 变压器构造 次级导线准备 WD1（初级） WD2A和WD2B （次级） 骨架罩壳 WD 3 （初级） 结束 准备2股导线项[5]，长13”；两端镀锡，标记其中一股导线使两者相区分，将其命名 为FL1、FL2。将另一股导线命名为FL3和FL4。将这两股导线沿其长度均匀缠卷 ~30圈，在每端留出1”的长度。参见下图。 将骨架项[2]放在绕线轴上，引脚侧位于左侧。 从引脚1开始，缠绕有包层利兹线[6] 24圈，共缠5层，最后在引脚2结束。缠1圈胶 带[4]以固定绕组。 使用在步骤1中准备的无包层利兹线组件，开始时先将FL1和FL3插入骨架[2]下凸缘 上的孔1和孔2（参见图示）。在骨架中间槽中紧紧缠绕6圈。最后将FL2穿过骨架 下凸缘上的孔3，将FL4穿过孔4。缠1圈胶带[4]以固定绕组。 如图所示，将骨架罩壳[3]套住骨架凸缘的凹槽，罩壳的闭合端指向骨架的引脚1-5 一侧（参见图示）。确保罩壳固定到位。 从骨架[2]的引脚2开始，缠绕有包层利兹线[6] 25圈，最后在引脚5结束。按照图示 用胶带[4]固定和绝缘绕组的开始引线。缠1圈胶带[4]以固定绕组。 打磨半磁芯[1]，使漏感达到350 μH ±10%。将两个半磁芯安装固定好，用清漆均 匀的浸渍。按照图示将所有次级引线镀锡至距骨架孔约¼”的地方，然后剪至½”。 用清漆[7]浸渍。 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 第26页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 8.6 2011年9月13日 ླྀᒜዝာ! FL1 FL2 FL3 ࠨࡴሣᓰ۸ FL4 FL1 FL4 准备2股导线项[5]，长13”； 两端镀锡，标记其中一股导 线使两者相区分，将其命名 为FL1、FL2。将另一股导 线命名为FL3和FL4。将这 两股导线沿其长度均匀缠卷 ~15圈，在每端留出1”的长 度。参见下图。 FL3 FL2 WD1 DŽ߱Dž 将骨架项[2]放在绕线轴上， 引脚侧位于左侧。 WD1 DŽ߱Dž DŽኚDž 从引脚1开始，缠绕有包层 利兹线[6] 24圈，共缠5层， 最后在引脚2结束。缠1圈胶 带[4]以固定绕组。 第 27 页（共 56 页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 FL2 FL1 使用在步骤1中准备的无包 层利兹线组件，开始时先将 FL1和FL3插入骨架[2]下凸 缘上的孔1和孔2（参见图 示）。在骨架中间槽中紧紧 缠绕6圈。最后将FL2穿过骨 架下凸缘上的孔3，将FL4穿 过孔4。缠1圈胶带[4]以固定 绕组。 WD2Aਜ਼WD2B DŽࠨDž FL4 FL3 FL2 FL1 ৷ଦᑎఫ WD 3 DŽ߱Dž Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 如图所示，将骨架罩壳[3]套 住骨架凸缘的凹槽，罩壳的 闭合端指向骨架的引脚1-5 一侧（参见图示）。确保罩 壳固定到位。 从骨架[2]的引脚2开始，缠绕 有包层利兹线[6] 25圈，共缠 5层，最后在引脚5结束。 按照图示用胶带[4]固定和绝 缘绕组的开始引线。缠1圈 胶带[4]以固定绕组。 第28页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 前 உၦ 2011年9月13日 打磨半磁芯[1]，使漏感达到 350H ±10%。将两个半磁 芯安装固定好，用清漆均匀 的浸渍。按照图示将所有次 级引线镀锡至距骨架孔约¼” 的地方，然后剪至½”。 用清漆[7]浸渍。 后 第 29 页（共 56 页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 9 输出电感规格 9.1 电气原理图 图10 – 电感电气原理图 9.2 电气规格 引脚FL1-FL2，所有其他绕组开路，在100 kHz、0.4 VRMS条件下 变压器漏感 9.3 测得 150 nH，±15% 材料列表 项 [1] [2] 说明 铁粉芯环形磁芯：Micrometals T30-26 漆包线：#19 AWG，可焊接双涂层 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 第30页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 2011年9月13日 10 ྲེຢᔝୈ 10.1 औྲེຢ 10.1.1 二极管散热片工程图 第 31 页（共 56 页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 10.1.2 二极管散热片加工装配图 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 第32页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 2011年9月13日 10.1.3 二极管和散热片装配图 第 33 页（共 56 页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 10.2 HiperLCS ྲེຢ 10.2.1 HiperLCS散热片工程图 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 第34页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 2011年9月13日 10.2.2 HiperLCS 散热片加工装配图 第 35 页（共 56 页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 10.2.3 HiperLCS 和散热片装配图 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 第36页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 2011年9月13日 11 ቶถၫ 11.1 ൈཎሣ – Ᏼ100%Ă50%Ă20%ਜ਼10%ঌᏲሆ 98 97 Efficiency (%) 96 95 94 93 92 91 90 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Output Power (W) ᅄ11 – 效率数据 第 37 页（共 56 页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 11.2 ঌᏲࢯᑳൈཎሣ – Ᏼ 100%Ă50%Ă20%Ă10%ૺഃঌᏲሆ 105 104 103 Regulation (%) 102 101 100 99 98 97 96 95 0 1 2 3 4 5 6 7 Output Load (A) ᅄ12 – 输出负载调整率 11.3 ৃܭછၫ VIN (V) 380 380 380 380 380 PIN (W) 157.68 78.49 32.1 16.63 0.42 VOUT (V) 24.08 24.09 24.09 24.11 24.13 IOUT (A) 6.25 3.13 1.25 0.63 0 fOP (kHz) 245.1 255.1 257.1 260.4 BM POUT(W) ൈ(%) ࢯᑳൈ(%) 150.500 75.402 30.113 15.189 0.000 95.45 96.07 93.81 91.34 0.00 100.333 100.375 100.375 100.458 100.542 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com VTON (V) 357 VTOFF (V) 283 第38页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 2011年9月13日 12 ݆ተ 12.1 ༙࢟ۍኹਜ਼࢟ഗLjᑵޟᔫ 在380 VDC输入下测得 ᅄ13 − 初级V-I，半桥 上：初级电流，1 A/格 下：初级电压，100 V，2 s/格 第 39 页（共 56 页） ᅄ14 − 初级V-I，满载 上：初级电流，1 A/格 下：初级电压，100 V，2 s/格 Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 12.2 ၒ߲࢟ኹࣅᄂᑯ 图15和16是在使用无源电阻负载的情况下获取的。 ᅄ15 − 满载启动，电阻性负载 上：初级电流，2 A/格 下：VOUT，10 V，500 s/格 ᅄ16 − 满载启动，电阻性负载 上：初级电流，2 A/格 下：谐振电容(C11)电压，200 V，5 s/格 ᅄ17 – 启动时的空载输出电压，10 V，2 ms/格 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 第40页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 2011年9月13日 12.3 ၒ߲࢟ኹࢰൢ 图18和19是通过在初级电流上升时关断输入电压供电和触发示波器获取的。 ᅄ18 − 输出电压跌落 上：初级电流，2 A/格 下：初级电压，200 V，2 ms/格 ᅄ19 − 输出电压跌落，放大视图 上：初级电流，2 A/格 下：谐振电容电压，200 V，20 s/格 12.4 ၒ߲ਭᏲ 图20是通过逐步增大输出负载，直至触发初级过流和电源进入自动重启动模式而获取的。 ᅄ20 − 输出过载 上：初级电流，2 A/格 下：谐振电容电压，200 V，200 s/格 第 41 页（共 56 页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 12.5 ၒ߲औख़ᒋनሶ࢟ኹ 下面的波形是在满载和380/420 VDC输入下测得的。 ᅄ21 – 输出二极管峰值反向电压，380 VDC输入， 20 V，2 s/格 ᅄ22 – 输出二极管峰值反向电压，420 VDC输入， 20 V，2 s/格 12.6 വ 为进行以下测试，在150 W负载、380 VDC输入下使用一个汞位移继电器（无触点抖动且 阻抗极低）对电源输出进行短路。示波器设置为在电流上升时触发。 ᅄ23 − 输出短路时的初级波形 上：初级电流，2 A/格 下：谐振电容电压，500 V，10 s/格 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 第42页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 2011年9月13日 12.7 ঌᏲᏘሰ።Lj380 VDC ၒྜྷ 在下面的图形中，负载电流阶跃作为触发源对示波器进行触发。在图24中，信号平均模式 用于将电源阶跃响应信号与输出纹波相分离。 ᅄ24 − 瞬态响应，75%-100%-75%负载阶跃 上：IOUT，2 A/格 下：VOUT，50 mV，500 s/格 ᅄ25 − 负载阶跃，0-100%负载，380 V输入 上：IOUTPUT，2 A/格 下：VOUT，2 V，5 ms/格 第 43 页（共 56 页） ᅄ26 − 负载阶跃，100%-0负载，380 V输入上： IOUTPUT，2 A/格 下：VOUT，500 mV，20 ms/格 Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 ᅄ27 − 负载阶跃，20 mA-100%负载，380 V输入 上：IOUTPUT，2 A/格 下：VOUT，100 mV，2 ms/格 ᅄ28 − 负载阶跃，100%-20 mA负载，380 V输入 上：IOUTPUT，2 A/格 下：VOUT，100 mV，2 ms/格 ᅄ29 − 负载阶跃，1%-100%负载，380 V输入 上：IOUTPUT，2 A/格 下：VOUT，100 mV，2 ms/格 ᅄ30 − 负载阶跃，100%-1%负载，380 V输入上： IOUTPUT，2 A/格 下：VOUT，100 mV，5 ms/格 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 第44页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 2011年9月13日 ᅄ31 − 负载阶跃，5%-100%负载，380 V输入 上：IOUTPUT，2 A/格 下：VOUT，100 mV，2 ms/格 ᅄ32 − 负载阶跃，100%-5%负载，380 V输入 上：IOUTPUT，2 A/格 下：VOUT，100 mV，2 ms/格 ᅄ33 − 负载阶跃，10%-100%负载，380 V输入 上：IOUTPUT，2 A/格 下：VOUT，100 mV，2 ms/格 ᅄ34 − 负载阶跃，100%-10%负载，380 V输入上： IOUTPUT，2 A/格 下：VOUT，100 mV，2 ms/格 第 45 页（共 56 页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 12.8 ঌᏲᏘሰ።Lj400 VDCၒྜྷ ᅄ35 − 负载阶跃，0-100%负载，400 V输入 上：IOUTPUT，2 A/格 下：VOUT，2 V，2 ms/格 ᅄ36 − 负载阶跃，100%-0负载，400 V输入 上：IOUTPUT，2 A/格 下：VOUT，500 mV，20 ms/格 ᅄ37 − 负载阶跃，20 mA-100%负载，400 V输入 上：IOUTPUT，2 A/格 下：VOUT，2 V，5 ms/格 ᅄ38 − 负载阶跃，100%-20 mA负载，400 V输入 上：IOUTPUT，2 A/格 下：VOUT，500 mV，5 ms/格 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 第46页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 2011年9月13日 ᅄ39 − 负载阶跃，1%-100%负载，400 V输入上： IOUTPUT，2 A/格 下：VOUT，100 mV，2 ms/格 ᅄ40 − 负载阶跃，100%-1%负载，400 V输入 上：IOUTPUT，2 A/格 下：VOUT，100 mV，2 ms/格 ᅄ41 − 负载阶跃，5%-100%负载，400 V输入上： IOUTPUT，2 A/格 下：VOUT，100 mV，2 ms/格 ᅄ42 − 负载阶跃，100%-5%负载，400 V输入 上：IOUTPUT，2 A/格 下：VOUT，100 mV，2 ms/格 第 47 页（共 56 页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 ᅄ43 − 负载阶跃，10%-100%负载，400 V输入 上：IOUTPUT，2 A/格 下：VOUT，100 mV，2 ms/格 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com ᅄ44 − 负载阶跃，100%-10%负载，400 V输入 上：IOUTPUT，2 A/格 下：VOUT，100 mV，2 ms/格 第48页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 2011年9月13日 12.9 ၒ߲ᆬ݆ހ 12.9.1 纹波测量技巧 为进行DC输出纹波测量，必须采用经改装的示波器测试探头，以便降低噪声拾取造成的低 杂散信号。探头改装细节如下图所示。 在4987BA探头适配器上附加两个电容，这两个电容在探头尖上并联。它们分别是一(1)个 0.1 F/50 V陶瓷电容和一(1)个1.0 F/50 V铝电解电容。铝电解电容经过极化处理，因此 必须在DC输出上保持适当的极性（见下图）。 探头接地 探头尖 ᅄ45 − 准备用于纹波测量的示波器探头。（端盖和接地引线已拆下） ᅄ46 − 附加Probe Master (www.probemaster.com) 4987A BNC适配器的示波器探头。 （使用纹波测量用导线进行了改装，添加了两个并联的去耦电容） 第 49 页（共 56 页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 12.9.2 输出纹波测量结果 ᅄ47 − 纹波，380 VDC输入，100%负载上：输出纹波 电压，20 mV/格， 2 s/格 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com ᅄ48 − 纹波，400 VDC输入，空载 上：输出纹波电压，50 mV/格。 500 s/格。电源处于脉冲串模式。 第50页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 2011年9月13日 13 ᆨࣞހ 13.1 ᄟୈǖ380 VDCLj൸ᏲLjೌኚᔫ1ቃဟ ᅄ49 – 可见光下变压器前视图 ᅄ50 – 满载下变压器热像前视图，室温 ᅄ51 – 可见光下变压器侧视图 ᅄ52 – 满载下变压器热像侧视图，室温 第 51 页（共 56 页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 ᅄ53 – 可见光下变压器后视图 ᅄ54 – 满载下变压器热像后视图，室温 ᅄ55 – 可见光下输出整流管前视图 ᅄ56 – 满载下输出整流管热像视图，室温 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 第52页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 ᅄ57 – 可见光下HiperLCS前视图 第 53 页（共 56 页） 2011年9月13日 ᅄ58 – 满载下HiperLCS热像视图，室温 Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 14 ᐐፄሤᆡᅄ ᅄ59 – 增益相位，0.06 V激励电压增益交叉频率12.9 kHz，相位增益57度 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com 第54页（共56页） RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 2011年9月13日 15 ಼۾ۈဥ ྇໐ 2011年9月13日 第 55 页（共 56 页） ᔫᑗ RH ኀࢿ۾ۈ 1.0 ႁීᎧܤৎ 初始版本 ဃਖ਼ཽ Apps & Mktg Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 2011年9月13日 RDR-239：使用LCS702HG设计的150 W LLC转换器 ᎌਈᔢቤޘອቧᇦLj༿षᆰǖwww.powerint.com Power Integrations reserves the right to make changes to its products at any time to improve reliability or manufacturability. Power Integrations does not assume any liability arising from the use of any device or circuit described herein. POWER INTEGRATIONS MAKES NO WARRANTY HEREIN AND SPECIFICALLY DISCLAIMS ALL WARRANTIES INCLUDING, WITHOUT LIMITATION, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, AND NON-INFRINGEMENT OF THIRD PARTY RIGHTS. PATENT INFORMATION The products and applications illustrated herein (including transformer construction and circuits’ external to the products) may be covered by one or more U.S. and foreign patents, or potentially by pending U.S. and foreign patent applications assigned to Power Integrations. A complete list of Power Integrations’ patents may be found at www.powerint.com. Power Integrations grants its customers a license under certain patent rights as set forth at http://www.powerint.com/ip.htm. The PI logo, TOPSwitch, TinySwitch, LinkSwitch, DPA-Switch, PeakSwitch, CAPZero, SENZero, LinkZero, HiperPFS, HiperTFS, HiperLCS, Qspeed, EcoSmart, Clampless, E-Shield, Filterfuse, StakFET, PI Expert and PI FACTS are trademarks of Power Integrations, Inc. Other trademarks are property of their respective companies. ©Copyright 2011 Power Integrations, Inc. Power Integrationsཝཆሾ၉ᑽߒᆀ ཝཆᔐ!ݝ 5245 Hellyer Avenue San Jose, CA 95138, USA. Main: +1-408-414-9200 Customer Service: Phone: +1-408-414-9665 Fax: +1-408-414-9765 e-mail: [email protected] ᒦਪDŽDž! Rm 1601 /1610, Tower 1 Kerry Everbright City No. 218 Tianmu Road West Shanghai, P.R.C. 200070 Phone: +86-021-6354-6323 Fax: +86-021-6354-6325 e-mail: [email protected] ! ᒦਪDŽᚆDž! Rm A, B & C 4th Floor, Block C, Electronics Science and Technology Building 2070 Shennan Zhong Road Shenzhen, Guangdong, P.R.C, 518031 Phone: +86-755-8379-3243 Fax: +86-755-8379-5828 e-mail: [email protected] ࡺਪ! Rüeckertstrasse 3 D-80336, Munich Germany Phone: +49-89-5527-3911 Fax: +49-89-5527-3920 e-mail: [email protected] ፝ࣞ #1, 14th Main Road Vasanthanagar Bangalore-560052 India Phone: +91-80-4113-8020 Fax: +91-80-4113-8023 e-mail: [email protected] ፀࡍಽ! Via De Amicis 2 20091 Bresso MI Italy Phone: +39-028-928-6000 Fax: +39-028-928-6009 e-mail: [email protected] Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com ྇!۾ Kosei Dai-3 Building 2-12-11, Shin-Yokohama, Kohoku-ku, Yokohama-shi Kanagwan 222-0033 Japan Phone: +81-45-471-1021 Fax: +81-45-471-3717 e-mail: [email protected] ਹਪ! RM 602, 6FL Korea City Air Terminal B/D, 159-6 Samsung-Dong, Kangnam-Gu, Seoul, 135-728 Korea Phone: +82-2-2016-6610 Fax: +82-2-2016-6630 e-mail: [email protected] ቤଝຸ! 51 Newton Road, #19-01/05 Goldhill Plaza Singapore, 308900 Phone: +65-6358-2160 Fax: +65-6358-2015 e-mail: [email protected] გᅭ! 5F, No. 318, Nei Hu Rd., Sec. 1 Nei Hu District. Taipei 114, Taiwan, R.O.C. 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