LLC諧振電源如何實(shí)現(xiàn)ZVS應(yīng)用及設(shè)計(jì)技巧

今天在進(jìn)行《磁性元件與開關(guān)電源設(shè)計(jì)技術(shù)》企業(yè)內(nèi)訓(xùn)時(shí);在開關(guān)電源設(shè)計(jì)技術(shù)-LLC設(shè)計(jì)調(diào)試技巧中對(duì)LLC的關(guān)鍵技術(shù)及易發(fā)生故障的狀況進(jìn)行了分析;

LLC諧振電源如何實(shí)現(xiàn)ZVS應(yīng)用及設(shè)計(jì)技巧提供參考!

LLC諧振變換器的優(yōu)勢(shì)!電路分析架構(gòu)如下：

第一，電路結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，有較高的效率。

第二，它可以在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)零電壓切換(ZVS)。所有寄生元件，包括所有半導(dǎo)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(lái)實(shí)現(xiàn)ZVS 的，ZVS的實(shí)現(xiàn)具備的參數(shù)特性如何分解;首先看看電路的工作機(jī)理：

LLC架構(gòu)的穩(wěn)壓原理;將上述電路架構(gòu)進(jìn)行參數(shù)等效分析：

A.輸入電壓或負(fù)載(RL)變化時(shí)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(guò)改變頻率使1/sCr+sLr(1/2лfCr + 2лfLr)與Rac的分壓相應(yīng)改變，最終維持負(fù)載電壓不變，即VR不變

當(dāng)上面是有固定輸入的PFC電壓設(shè)計(jì)時(shí)，系統(tǒng)的負(fù)載變化時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)工作頻率的變化，當(dāng)負(fù)載增加時(shí)， MOSFET開關(guān)頻率減小，當(dāng)負(fù)載減小時(shí)，開關(guān)頻率增大。

其電路的特點(diǎn)：

1.LLC 諧振變換器可以在寬負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)。

2. 能夠在輸入電壓和負(fù)載大范圍變化的情況下調(diào)節(jié)輸出，同時(shí)開關(guān)頻率變化相對(duì)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(méi)有偶次諧波分量，有好的EMI特性。

4. 無(wú)需輸出電感，可以進(jìn)一步降低系統(tǒng)成本。

5. 對(duì)于低壓大電流設(shè)計(jì)如果輸出采用同步整流MOS，可以進(jìn)一步提升效率。

設(shè)計(jì)中對(duì)于諧振電容的最小值要求：

Cr電容充當(dāng)直流電源：存儲(chǔ)能量足以支撐Q2導(dǎo)通期間為負(fù)載提供能量

滿載功率為Pomax，最大輸入電壓Vinmax，電容存儲(chǔ)的能量=直流電源的在Q1導(dǎo)通期間提供能量滿足如下公式要求：

Cr最小容值滿足：

通過(guò)對(duì)LLC變換器ZVS狀態(tài)下的模態(tài)分析：

在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)刻，諧振槽路存儲(chǔ)的磁能必須大于兩個(gè)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(shí)刻磁化電感Lm的電流;節(jié)點(diǎn)Va處的總電容Czvs

為了防止直通現(xiàn)象，需要在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間增加一個(gè)死區(qū)時(shí)間Td，確保一個(gè)開關(guān)管徹底關(guān)斷后才允許另一個(gè)開關(guān)管開啟!