說起來，LLC這個(gè)拓?fù)湔娴氖亲屓擞謵塾趾蕖Ｎ疫€記得三年前第一次做LLC的時(shí)候，覺得這拓?fù)湫矢摺⒉ㄐ魏每矗喼笔情_關(guān)電源里的"明星拓?fù)?。可真到自己動(dòng)手的時(shí)候，光一個(gè)變壓器就把我折騰得夠嗆。前前后后繞了七八版，效率就是上不去，諧振波形要么畸變，要么輕載下增益飄得離譜。
這塊把我坑慘了，當(dāng)時(shí)總覺得是自己繞組繞法不對(duì)，或是氣隙沒磨好。直到后來跟實(shí)驗(yàn)室的師兄聊，他一句話點(diǎn)醒了我："你別光盯著勵(lì)磁感，LLC磁集成的精髓，其實(shí)全在漏感控制上。"
很多人剛接觸LLC的時(shí)候，都覺得磁集成就是"把諧振電感和變壓器做在一起"，省個(gè)元件而已。我當(dāng)初也是這么想的，現(xiàn)在回頭看，這想法真是太天真了。
其實(shí)磁集成遠(yuǎn)不止省個(gè)元件這么簡單。LLC諧振變換器為什么需要磁集成？因?yàn)長LC的工作原理完全依賴于三個(gè)參數(shù)：勵(lì)磁電感Lm、諧振電感Lr、諧振電容Cr。傳統(tǒng)分立方案里，變壓器和電感是兩個(gè)獨(dú)立元件，先不說體積大，光寄生參數(shù)的影響就能把你設(shè)計(jì)的理論波形搞得面目全非。
▲ 磁集成LLC變壓器結(jié)構(gòu)示意圖
磁集成就是把諧振電感集成到變壓器里面，利用變壓器原副邊的漏感來充當(dāng)諧振電感Lr。這樣做的好處太多了：體積小、寄生參數(shù)可控、整體損耗也小。但問題也恰恰出在這里——漏感這東西，不像分立電感那樣好控制。
我見過太多工程師做LLC，把勵(lì)磁感算得精精確確，氣隙開得分毫不差，結(jié)果一做實(shí)驗(yàn)，效率就是上不去，或者滿載沒問題，一到輕載就炸管。
問題就出在漏感上。漏感太小，諧振頻率直接飄上天，增益不夠，輸出電壓拉不起來。漏感太大？那更慘，環(huán)流損耗激增，變壓器發(fā)熱嚴(yán)重，效率掉個(gè)兩三個(gè)百分點(diǎn)都是常事。更要命的是，漏感還跟繞組結(jié)構(gòu)、氣隙大小、繞組排列都有關(guān)系，稍微動(dòng)一處，漏感就變了。
▲ 漏感偏差對(duì)諧振波形的影響對(duì)比
磁集成的核心難點(diǎn)，就在于漏感和勵(lì)磁感的平衡。你想啊，氣隙開大點(diǎn)，勵(lì)磁感降下來，漏感卻跟著變了；繞組匝數(shù)調(diào)一下，漏感好了，勵(lì)磁感又變了。這倆參數(shù)就像蹺蹺板，按下去那頭又翹起來這頭，特別考驗(yàn)設(shè)計(jì)功底。
按我的經(jīng)驗(yàn)，主要是有幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)得死死抓住的。
第一個(gè)是繞組排列方式。原副邊繞組的距離直接影響漏感。距離越遠(yuǎn)，漏感越大。很多人喜歡三明治繞法，原-副-原，這樣漏感小，EMI好，可漏感太小了又不行。所以得根據(jù)你需要的漏感值，精確計(jì)算繞組之間的距離。我一般是先繞好原邊，然后根據(jù)計(jì)算需要的漏感，再?zèng)Q定副邊放多遠(yuǎn)。
第二個(gè)是氣隙的影響。這個(gè)很多人忽略了，以為氣隙只影響勵(lì)磁感，其實(shí)氣隙對(duì)漏感影響也大。氣隙越大，漏感越大。因?yàn)闅庀哆吘壍拇艌鰯U(kuò)散效應(yīng)，會(huì)讓漏感跟著變大。所以設(shè)計(jì)變壓器的時(shí)候，得把氣隙對(duì)漏感的影響系數(shù)要提前算進(jìn)去。
▲ 氣隙位置與漏感控制關(guān)系示意圖
第三個(gè)是磁芯的選擇。PQ型磁芯的窗口高度、中柱尺寸，都會(huì)影響漏感。我一般是先選好磁芯，然后根據(jù)磁芯參數(shù)算最大能提供的漏感范圍，再?zèng)Q定繞組怎么排。
這些說起來容易，做起來難。我當(dāng)年做第一版的時(shí)候，就是先按理論算出來的漏感，一做實(shí)測差了20%，反復(fù)調(diào)了三版才調(diào)好。
說幾個(gè)我踩過的坑，希望你們別再踩了。
第一個(gè)坑：漏感算不準(zhǔn)。很多資料里給的漏感計(jì)算公式，都是理想情況下的，實(shí)際繞出來差很多。因?yàn)楣嚼餂]考慮繞組的厚度、絕緣層厚度，還有線徑這些因素。別太信公式，公式算完一定要做個(gè)樣片實(shí)測一下。我一般是先繞個(gè)簡單的樣品，測完漏感再微調(diào)，別指望一次成功。
第二個(gè)坑：以為漏感越大越好。有人覺得LLC需要諧振電感，那漏感大點(diǎn)沒關(guān)系。錯(cuò)了！漏感大了，勵(lì)磁感也跟著受影響，而且漏感大了變壓器的銅耗也會(huì)增加。我做過對(duì)比，同一臺(tái)電源，漏感從30uH調(diào)到50uH，效率掉了1.5個(gè)百分點(diǎn)。
第三個(gè)坑：忽略氣隙對(duì)漏感的影響。我第一版就是這樣，算好了氣隙，結(jié)果做出來漏感差了一半。后來才發(fā)現(xiàn)，氣隙開得大，漏感也跟著變大了。所以設(shè)計(jì)的時(shí)候，氣隙和漏感要一起考慮，不能分開算。
我個(gè)人覺得，做LLC磁集成，其實(shí)就是跟漏感較勁。把漏感控制好了，80%的問題都解決了。漏感準(zhǔn)了，諧振頻率就準(zhǔn)了，增益就穩(wěn)了，效率就高了。
這就像做菜，調(diào)料比例對(duì)了，味道差不了。漏感就是LLC磁集成里最關(guān)鍵的那味調(diào)料。
我見過太多人在這上面走彎路了。有的調(diào)了半年，變壓器繞了十幾版，就是沒抓住漏感這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。其實(shí)只要把漏感搞懂了，控制住了，后面的事情就好辦多了。
LLC磁集成說難也難，說簡單也簡單。難在它不是單個(gè)參數(shù)的設(shè)計(jì)，而是多個(gè)參數(shù)之間的平衡。簡單在只要抓住了漏感這個(gè)牛鼻子，其他的問題都迎刃而解。
做電源設(shè)計(jì)，尤其是磁件設(shè)計(jì)，真的是經(jīng)驗(yàn)很重要。很多東西書本上寫得很清楚，可真到動(dòng)手做的時(shí)候，到處都是坑。有時(shí)候就是需要有人帶一帶，指點(diǎn)一下，能少走好幾年彎路。
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搞硬件設(shè)計(jì)，選對(duì)了方向，跟對(duì)了人，真的能少走很多彎路。
