外部和集成LLC谐振电感的优缺点

在LLC电源中，有一个谐振电感和一个谐振电容。然而，在许多实际的PCB设计中，只有LLC变压器和谐振电容是可见的，没有单独的谐振电感。这是因为谐振电感集成在变压器中，利用主绕组和副绕组之间的漏感作为谐振电感。在硬开关电路中，漏感是不受欢迎的，应该尽量减少，因为存储在其中的能量需要额外的电路来处理。然而，在谐振变换器中，漏感是有益的，可以作为谐振电感，消除了对单独电感的需求。这被称为集成谐振电感变压器。相比之下，一些电源在变压器旁边使用单独的谐振电感，这被称为外部谐振电感电路。下面，我们讨论这两种方法的优缺点。

I. 外部共振电感的优点：

外部谐振电感器是一个独立的组件，与主变压器分开，提供了高设计灵活性。尽管电感值由特定的设计要求决定，但可以使用不同的材料来优化电感器的损耗，从而实现更高的功率密度。此外，选择主变压器的磁芯和线圈的选项也更多。对变压器的初级绕组进行调整可能会影响漏电感，但对外部谐振电感器的影响微乎其微，因为与外部电感器相比，变压器的漏电感设计得非常低。因此，微调初级匝数对谐振电感的影响可以忽略不计。

II. 外部谐振电感的缺点：

外部谐振电感的成本高于集成电感，原因在于所需的额外材料，如磁芯、线圈和用于绕制的铜线，以及与制造电感相关的人工成本和将其插入电源的额外组装成本。由于谐振电感在交流电下工作，磁通密度在第一和第三象限中都在变化。为了最小化磁芯损耗，最大磁通密度（Bmax）通常保持较低，这通常需要在使用时在铁氧体磁芯中留出较大的气隙。这可能导致谐振电感中显著的涡流损耗，从而导致温度升高。

III. 集成谐振电感的优点：

集成谐振电感器可以节省材料和人工成本。然而，它们需要专用的线圈进行绕制，因为它们依赖于漏感作为谐振电感。通常，计算得出的谐振电感约占主电感的20%，这意味着漏感需要达到主电感的20%，这暗示主绕组和副绕组之间的耦合不需要非常紧密。

为了增加漏感，通常使用专用的线圈。这些线圈具有高漏感和降低主副绕组之间寄生电容的优点，这对LLC变换器是有利的。一般来说，集成线圈将主绕组和副绕组分隔到不同的槽中，与分开的组件相比，显著提高了安全合规性。这使得主绕组和副绕组都可以使用漆包线，而无需担心重大安全问题，从而简化了绕制过程。

IV. 集成谐振电感的缺点：

集成谐振电感变压器的缺点也很明显。由于槽绕设计，变压器的整体尺寸大于传统变压器，需占用更多的绕组空间。此外，为了实现所需的漏感，所需的专用线圈通常是定制的，从而增加了成本。然而，如果生产量很大，这些额外成本可以忽略不计。由于谐振电感本质上是主要漏感，初级匝数对漏感有显著影响。一旦谐振漏感固定，调整匝数就变得困难。因此，集成谐振电感通常用于低功率应用。对于超过一千瓦的功率水平，通常使用单独的电感作为谐振电感。

总之，在设计中使用集成谐振电感器还是单独电感器取决于每个公司的具体情况。对于高容量、低功率的应用，集成谐振电感器提供了显著的优势，因为谐振电感和励磁电感通常较大。使用带铁氧体芯的外部电感器会导致大量的绕组圈数、高绕组电阻和显著的铜损。集成谐振电感器没有这个问题。然而，在更高的功率水平下，集成电感器的磁芯中的涡流损耗变得显著，使得外部电感器成为首选。