LLC諧振電源如何實現(xiàn)ZVS應用及設(shè)計技巧
今天在進行《磁性元件與開關(guān)電源設(shè)計技術(shù)》企業(yè)內(nèi)訓時;在開關(guān)電源設(shè)計技術(shù)-LLC設(shè)計調(diào)試技巧中對LLC的關(guān)鍵技術(shù)及易發(fā)生故障的狀況進行了分析;
LLC諧振電源如何實現(xiàn)ZVS應用及設(shè)計技巧提供參考!
LLC諧振變換器的優(yōu)勢!電路分析架構(gòu)如下:
第一,電路結(jié)構(gòu)相對簡單,有較高的效率。
第二,它可以在整個運行范圍內(nèi),實現(xiàn)零電壓切換(ZVS)。所有寄生元件,包括所有半導體器件的結(jié)電容和變壓器的漏磁電感和激磁電感,都是用來實現(xiàn)ZVS 的,ZVS的實現(xiàn)具備的參數(shù)特性如何分解;首先看看電路的工作機理:
LLC架構(gòu)的穩(wěn)壓原理;將上述電路架構(gòu)進行參數(shù)等效分析:
A.輸入電壓或負載(RL)變化時引起VR電壓變化
Zc=1/sCr ZL=sLr s=2лf
B.回路中確定Cr&Lr的參數(shù):上述等效電路通過改變頻率使1/sCr+sLr(1/2лfCr + 2лfLr)與Rac的分壓相應改變,最終維持負載電壓不變,即VR不變
當上面是有固定輸入的PFC電壓設(shè)計時,系統(tǒng)的負載變化時會造成系統(tǒng)工作頻率的變化,當負載增加時, MOSFET開關(guān)頻率減小,當負載減小時,開關(guān)頻率增大。
其電路的特點:
1.LLC 諧振變換器可以在寬負載范圍內(nèi)實現(xiàn)零電壓開關(guān)。
2. 能夠在輸入電壓和負載大范圍變化的情況下調(diào)節(jié)輸出,同時開關(guān)頻率變化相對很小。
3. 諧振變換器采用頻率控制,上下管的占空比各近似為50%.電路工作沒有偶次諧波分量,有好的EMI特性。
4. 無需輸出電感,可以進一步降低系統(tǒng)成本。
5. 對于低壓大電流設(shè)計如果輸出采用同步整流MOS,可以進一步提升效率。
設(shè)計中對于諧振電容的最小值要求:
Cr電容充當直流電源:存儲能量足以支撐Q2導通期間為負載提供能量
滿載功率為Pomax,最大輸入電壓Vinmax,電容存儲的能量=直流電源的在Q1導通期間提供能量滿足如下公式要求:
Cr最小容值滿足:
通過對LLC變換器ZVS狀態(tài)下的模態(tài)分析:
在開關(guān)管關(guān)斷時刻,諧振槽路存儲的磁能必須大于兩個開關(guān)管輸出電容完成一次充、放電所需的電能,表示為:
式中Imoff是Q1關(guān)斷時刻磁化電感Lm的電流;節(jié)點Va處的總電容Czvs
為了防止直通現(xiàn)象,需要在兩個驅(qū)動信號之間增加一個死區(qū)時間Td,確保一個開關(guān)管徹底關(guān)斷后才允許另一個開關(guān)管開啟!