118、LLC谐振变换器的整流管损耗计算
一、从一块烧焦的PCB说起
去年做一款3kW通信电源,LLC拓扑,输出48V/62.5A。样机调试一切正常,效率93.5%,温升测试时整流管温度却飙到115℃。拆下来一看,散热器下面的PCB已经发黄,焊盘有碳化痕迹。用热成像仪扫,整流管表面温度比同步整流MOS还高20℃。
当时百思不得其解——明明选了200V/60A的肖特基,理论导通损耗才12W,怎么热成这样?后来用电流探头抓波形才发现,谐振电流在整流管关断时有个明显的反向恢复尖峰,频率高达200kHz,这个高频振荡直接把损耗翻了一倍。
从那以后,我养成了一个习惯:算整流管损耗,绝不算“静态导通损耗”就完事。今天这篇笔记,就把LLC副边整流管的损耗拆开揉碎了讲清楚。
二、损耗构成的“三座大山”
LLC副边整流管的损耗,不是简单的I²R。实际调试中,我把它拆成三块:
1. 导通损耗——最容易被低估的那部分
很多人直接拿输出电流平均值乘以管压降,这是错的。LLC副边电流是断续的正弦半波,有效值比平均值大得多。以半桥LLC为例,副边每个整流管导通半个周期,电流波形近似正弦波的正半周。
实际计算时,我习惯用这个公式:
P_conduction = I_rms² × R_ds(on) // 同步整流MOS P_conduction = I_avg × V_F // 肖特基二极管但注意!肖特基的V_F不是