全桥LLC电源串联谐振Matlab/Simulink仿真模型与Mathcad详细计算与设计过程。 包含LLC仿真模型，输入400V，输出48V 2KW 2KW全桥LLC在Matlab软件详细计算过程，包括谐振计算，变压器电感等设计计算，MOS管/二极管选型计算，输出电容计算等。

最近在研究全桥LLC电源的设计，正好用Matlab/Simulink和Mathcad做了一些仿真和计算，分享一下我的过程。目标是设计一个输入400V，输出48V，功率2KW的LLC谐振变换器。

首先，LLC谐振变换器的核心是谐振电路，包括谐振电感Lr、谐振电容Cr和变压器励磁电感Lm。谐振频率fr是设计的关键，通常选择在开关频率fs附近。谐振频率的计算公式如下：

fr = 1 / (2 * pi * sqrt(Lr * Cr));

在Matlab中，我们可以通过以下代码计算谐振频率：

Lr = 50e-6; % 谐振电感50uH Cr = 100e-9; % 谐振电容100nF fr = 1 / (2 * pi * sqrt(Lr * Cr)); disp(['谐振频率fr = ', num2str(fr), ' Hz']);

接下来是变压器的设计。变压器的匝比n决定了输出电压的大小。假设我们需要的输出电压是48V，输入电压是400V，那么匝比n可以这样计算：

Vin = 400; % 输入电压400V Vout = 48; % 输出电压48V n = Vin / Vout; disp(['变压器匝比n = ', num2str(n)]);

变压器的励磁电感Lm也是一个重要参数，它影响LLC变换器的增益特性。通常Lm是Lr的3到5倍。我们可以通过以下代码计算Lm：

Lm = 5 * Lr; % 励磁电感是谐振电感的5倍 disp(['励磁电感Lm = ', num2str(Lm), ' H']);

然后是MOS管和二极管的选择。MOS管的耐压和电流能力需要根据输入电压和输出功率来选择。假设我们选择的MOS管耐压为600V，电流为20A，那么可以通过以下代码验证是否满足要求：

Vds_max = 600; % MOS管耐压600V Id_max = 20; % MOS管电流20A Pout = 2000; % 输出功率2KW Iin = Pout / Vin; % 输入电流 if Vds_max > Vin && Id_max > Iin disp('MOS管选型满足要求'); else disp('MOS管选型不满足要求'); end

最后是输出电容的计算。输出电容的主要作用是滤波，其容量需要根据输出纹波电压的要求来选择。假设我们允许的输出纹波电压为1V，那么输出电容Cout可以这样计算：

Vripple = 1; % 输出纹波电压1V fsw = 100e3; % 开关频率100kHz Cout = Iin / (2 * pi * fsw * Vripple); disp(['输出电容Cout = ', num2str(Cout), ' F']);

在Simulink中，我们可以搭建一个LLC谐振变换器的仿真模型，验证上述设计的正确性。仿真模型包括全桥逆变器、谐振电路、变压器和整流滤波电路。通过调整参数，观察输出电压和电流的波形，确保设计满足要求。

整个过程虽然有些复杂，但通过Matlab和Mathcad的辅助，设计变得相对简单。希望这些代码和分析能对大家有所帮助，如果有任何问题，欢迎讨论！