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电源小贴士:设计逻辑链路控制(LLC)谐振半桥电源转换器

 于宇宙 2016-06-05

电源小贴士:设计逻辑链路控制(LLC)谐振半桥电源转换器

发布时间:2015-08-05 14:34:41

作者:Sheng-yang Yu1

和传统脉宽调制(PWM)电源转换器不同的是,谐振转换器通过频率调制来调节输出电压。因此,谐振转换器的设计方法也与PWM转换器的设计方法有所差异。

在各种类型的谐振转换器中,图1LLC串联谐振转换器(LLC-SRC)格外引人瞩目,因为它有更强的输出调节功能、更小的循环电流和更低的电路成本

1:具有交流(AC)输入/输出电压LLC-SRC

 

串联谐振特性允许直流(DC/DC LLC-SRC中的开关网络(如图2所示)拥有很宽范围的零电压开关(ZVS;因此,LLC-SRC能在前端电源应用中轻松实现超过94%的效率,并能在高开关频率下运行。

a.jpg

 

2LLC谐振半桥转换器

 

PWM转换器的设计过程相似,当设计LLC-SRC时,第一个步骤是选择满负载情况下所需的工作频率。剩下的步骤就不同了,因为谐振转换器里没有占空比因数。在LLC-SRC中占空比保持不变,是50%,非常理想。图3展示了LLC-SRC的设计流程图(来自TI电源设计研讨会主题设计LLC谐振半桥电源转换器)。

 

3LLC谐振半桥变换器设计流程图

注意,MgDC电压增益,LnLmLr的比,而品质因数可用方程式1来诠释

此外,fn是标准化频率,用fn = fsw/fo来诠释,其中

 

Mg/QeMg/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。

3提供了LLC谐振半桥转换器的简单电路参数选择过程。通过检查增益曲线上的fn_minfn_max位置,您就能设计出在所有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。

当设计LLC谐振半桥变换器时,请谨记:

l  任何时候,在Mg/fn图表中fn_min都需要高于增益曲线的脊线。这是为确保金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)能保持ZVS状态

l  LLC-SRC的效率只能在一个操作点进行优化。当fsw = fo时,串联LrCr变成零阻抗状态(图4);该转换器在那个点具有最高的效率。您需要决定自己想优化的线路/负载条件,并确保您的开关频率在那样的条件下是谐振频率。

4:当fsw = fo时具有AC输入/输出电压的LLC-SRC

 

其它资源

l  TI电源设计研讨会论文中查找LLC-SRC设计和优化方面的更多信息。

l  阅读笔者以前所写关于LLC转换器的博客。

l  开始了解LLC串联谐振转换器设计

l  LLC串联谐振转换器能发挥多大作用?

 

原文链接:https://e2e./blogs_/b/powerhouse/archive/2015/07/15/power-tips-designing-an-llc-resonant-half-bridge-power-converter

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