和传统脉宽调制(PWM)电源转换器不同的是,谐振转换器经过频率调制来调理输出电压。因而,谐振转换器的规划办法也与PWM转换器的规划办法有所差异。在各种类型的谐振转换器中,图1的LLC串联谐振转换器(LLC-SRC)分外引人瞩目,由于它有更强的输出调理功用、更小的循环电流和更低的电路本钱。
图1:具有沟通(AC)输入/输出电压的LLC-SRC
串联谐振特性答应直流(DC)/DC LLC-SRC中的开关网络(如图2所示)具有很宽规模的零电压开关(ZVS);因而,LLC-SRC能在前端电源运用中轻松完成超越94%的功率,并能在高开关频率下运转。
图2:LLC谐振半桥转换器
和PWM转换器的规划进程类似,当规划LLC-SRC时,第一个进程是挑选满负载情况下所需的作业频率。剩余的进程就不同了,由于谐振转换器里没有占空比因数。在LLC-SRC中占空比坚持不变,是50%,十分抱负。图3展现了LLC-SRC的规划流程图(来自TI电源规划研讨会主题“规划 LLC谐振半桥电源转换器”)。
图3:LLC谐振半桥变换器规划流程图
Mg/Qe和Mg/fn图表中的增益曲线是由图1所示的LLC谐振槽路(它也是LLC谐振半桥转换器的线性化电路)衍生而来的。
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图3供给了LLC谐振半桥转换器的简略电路参数挑选进程。经过查看增益曲线上的fn_min、fn_max方位,您就能规划出在一切输入条件下开关网络上均具有ZVS的高效LLC谐振半桥变换器。
当规划LLC谐振半桥变换器时,请谨记:
任何时候,在Mg/fn图表中fn_min都需求高于增益曲线的脊线。这是为保证金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)能坚持ZVS状况。LLC-SRC的功率只能在一个操作点进行优化。当fsw= fo时,串联Lr和Cr变成零阻抗状况(图4);该转换器在那个点具有最高的功率。您需求决议自己想优化的线路/负载条件,并保证您的开关频率在那样的条件下是谐振频率。
图4:当fsw=fo时具有AC输入/输出电压的LLC-SRC
等离子和液晶电视现在现已走入了千家万户,这两种电器的开关电源规划比较特别,只能选用有源或许无源PFC形式,并且需求可以长期在无散热通风的环境下作业。这就要求电源不只要具有高功率密度和滑润的电磁搅扰信号,还要尽量少的运用%&&&&&%。而在这些方面,半桥LLC谐振转换器具有许多的优势。
半桥LL谐振电容和谐振电感的装备
单谐振电容和分体谐振电容都存在于半桥转换器傍边。关于单谐振电容装备而言,它的输入电流纹波和均方根(RMS)值较高,并且流经谐振电容的均方根电流较大。这种计划需求耐高压(600~1,500V)的谐振电容。不过,这种计划也存在尺度小、布线简略等长处。
图1:半桥LLC转换器的两种不同装备
分体谐振电容相较于单个谐振电容而言,其输入电流纹波和均方根值较小。谐振电容仅处理一半的均方根电流,且所用电容的电容量仅为单谐振电容的一半。当使用钳位二极管(D3和D4)进行简略、廉价的过载维护时,这种计划中,谐振%&&&&&%可以选用450V较低额外电压作业。望文生义,半桥LLC转换器中包含2个电感(励磁电感Lm和串联的谐振电感Ls)。依据谐振电感方位的不同,谐振回路也包含两种不同的装备,一种为分立解决计划,另一种为集成解决计划。这两种解决计划各有其优缺陷,选用这两种计划的LLC的作业方式也有细微不同。
将谐振电感安装在变压器外面是有目地的。其可以协助规划者进步规划的灵敏性,令规划人员可以灵敏设置Ls和Lm的值;此外,EMI幅射也更低。不过,这种解决计划的缺陷在于,变压器初级和次级绕组间的绝缘变得复杂,并且绕组的冷却条件变差,并需求拼装更多元件。
(a)分立解决计划;(b)集成解决计划。
图2:谐振储能元件的两种不同装备
在另一种集成的解决计划中,变压器的漏电感被用作谐振电感(LLK=LS)。这种解决计划只需1个磁性元件,并且会使得开关电源的尺度更小。此外,变压器绕组的冷却条件更好,且初级和次级绕组之间可以方便地完成绝缘。不过,这种解决计划的灵敏性相对较差(可用的LS电感规模有限),且其EMI幅射更强,而初级和次级绕组之间存在较强的附近效应。半桥LLC转换器建模和增益特性
修改点评:经过对实例的解说,介绍了半桥LLC谐振转换器规划的部分关键和技巧,如装备、作业状况、增益特性等等,还对一些特定的参数进行了确认,期望本篇文章可以协助我们增进对半桥LLC谐振转换器的了解。