177、LLC谐振变换器的PCB设计实战(DFM)
177、LLC谐振变换器的PCB设计实战(DFM)
从一块冒烟的板子说起
去年夏天,我调试一块300W的LLC电源,上电不到三秒,谐振电容炸了,MOS管直通,保险丝烧得连渣都不剩。示波器抓到的波形像被狗啃过——谐振电流畸变,开关节点电压尖峰超过600V。拆下板子一看,谐振电感下面铺了整块铜皮,谐振电容离变压器太近,高压采样电阻贴着散热器走线。这不是电路原理的问题,是PCB布局把寄生参数喂给了谐振腔。
LLC对寄生参数极其敏感,比反激娇气十倍。反激炸管可能是变压器饱和,LLC炸管往往是因为PCB把不该耦合的东西耦合了。今天这篇笔记,我把这些年踩过的坑、烧过的板子、改过的Layout,全倒出来。
功率回路:最短路径不是唯一标准
很多人画LLC功率板,上来就追求“最短路径”。半桥中点、谐振电容、变压器原边、谐振电感,恨不得焊盘贴焊盘。结果EMI惨不忍睹,轻载频率飘到天上去。
LLC的功率回路分两个:高频谐振回路和低频母线回路。高频谐振回路(半桥中点→谐振电容→谐振电感→变压器原边→地)必须严格控制环路面积,但不能把不同电位节点挤在一起。谐振电容两端电压是正弦波,峰值可能达到输入电压的两倍,如果它的焊盘紧贴着半桥中点走线,寄生电容会把高频电流耦合到驱动回路。
我的做法:谐振电容立起来放,引脚朝上,底下走地平面。谐振电感单独挖空一层铜皮,不让涡流损耗吃掉效率。变压器原边绕组出线端,距离谐振电容至少3mm,中间走一条隔离地线。别这样写:把谐振电容平躺贴地,那样底下铜皮会感应出涡流,轻则发热,重则改变谐振参数。</