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300W LLC谐振电源:FHA模型与增益公式 [一] 交流等效电阻 Rac的推

300W LLC谐振电源:FHA模型与增益公式
[一] 交流等效电阻 Rac的推导
原边基波电压 Vp1:副边方波电压基波有效值为 Vs1 = 4Vo/π,折算到原边为:
Vp1 = n * Vs1 = 4nVo/π
原边基波电流 Ip1:副边全波正弦电流平均值 Io = (2/π)Ipeak,折算到原边基波有效值为:
Ip1 = πIo/(2*n)
等效电阻计算:
Rac = Vp1 / Ip1 = (4nVo/π) / (πIo/(2n)) = (8*n²/π²)*Ro
[二] FHA 基波等效电路与交流分压原理
拓扑结构等效:输入端:半桥方波激励的基波交流源;串联阻抗:谐振电感 Lr + 谐振电容 Cr;并联阻抗:励磁电感 Lm 与交流等效电阻 Rac 并联(Zp = jωLm // Rac)
交流分压控制:输出电压是由并联臂 Zp 的分压占比决定的。调节开关频率 f_sw 时,Lr 和 Cr 的阻抗发生变化,从而改变 Zp 上的分压比,实现调频稳压!
[三] 归一化三大核心参数
增益定义:G = Vo / (Vin / (2n))(输出电压与半桥折算电压之比)
归一化三大核心参数:归一化频率 x:x = f /fr(开关频率 / 谐振频率);电感比 k:k = Lm / Lr(励磁电感与谐振电感之比);品质因数 Q:Q = √(Lr / Cr)/Rac = (2πfrLr)/Rac(反映负载轻重,负载越重 Ro 越小,Q 越大)
直流电压增益表达式: G = 1 / √( (1 + 1/k - 1/(kx^2))^2 + Q^2(x - 1/x)^2 )

PS:补充要点:
1.半桥原边基波最大电压幅值 Vin/2,除以匝比 n,得到副边理想折算电压;G 代表实际输出相对于该基准的升压 / 降压倍数。
2.x=1,f=fr,增益 G 恒等于 1。
3.Q 越大负载越重,相同频率偏移下增益变化幅度越大

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