LLC諧振轉(zhuǎn)換器可提升DC-DC效率

表1：參考設(shè)計規(guī)范可滿足許多電信電源的需求。

dsPIC33FJ GS為諧振轉(zhuǎn)換器提供了數(shù)字計算功能。其40MIPS的性能和智能電源外設(shè)使其成為這一應(yīng)用的理想選擇。外設(shè)包括高速PWM(16位，周期分辨率為1ns)和可相移的輸出等。

參考設(shè)計中的開關(guān)電路使用半橋拓?fù)洌虼?，半橋電壓?V與Vd=400Vdc標(biāo)稱值之間擺動。諧振回路由電容、電感和隔離變壓器的磁化電感組成。由于設(shè)計使用變壓器的磁化電感，因而無需使用外部電感，降低了系統(tǒng)成本。該設(shè)計也可將變壓器的漏電感用作次級電感，無需另外添加外部電感，從而節(jié)省更多成本。

如果將諧振回路正確調(diào)整到開關(guān)頻率，諧振回路將對基波頻率呈現(xiàn)有限阻抗，而對所有其他諧波頻率呈現(xiàn)非常高的阻抗?；芈返淖杩箷闺妷号c電流之間發(fā)生相移，從而允許進(jìn)行零電壓開關(guān)。初級MOSFET的零電壓開關(guān)如圖4所示。

圖4：在該參考設(shè)計中，由于諧振回路電流與MOSFET電壓存在相移，半橋MOSFET開關(guān)沒有任何導(dǎo)通損耗。

設(shè)計次級側(cè)時采用同步整流器代替二極管，以降低次級側(cè)的導(dǎo)通損耗。這可以減小正向電阻(Rf)和二極管正向電壓產(chǎn)生的損耗。圖5給出了同步整流器的開關(guān)波形。

圖5：為消除次級側(cè)(同步)整流器的關(guān)斷損耗，在MOSFET電流達(dá)到零后增大MOSFET的漏源電壓。圖注與圖4相同，即綠線=MOSFET柵源電壓，紫線=MOSFET漏源電壓，黃線=MOSFET電流

對于同步整流，數(shù)字控制執(zhí)行MOSFET開關(guān)無需在次級側(cè)采用電流檢測電路。這使得全波整流器設(shè)計的效率提高并且成本降低。圖6給出了負(fù)載電流范圍內(nèi)的效率。額外的好處包括提高了補償器設(shè)計的靈活性，因為DSC還實現(xiàn)了占空比控制的軟啟動。

圖6：LLC在兩個不同工作電壓輸入下的效率顯示了其對輸入電壓的不敏感性。輸出負(fù)載電流低于2A時，實現(xiàn)了超過80%的效率。負(fù)載更高時，最大效率為95%，而且輸出負(fù)載電流從7到17A時效率曲線極其平坦。

由于可以通過易于重復(fù)編程的軟件實現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換控制，數(shù)字解決方案使設(shè)計人員可以自由地創(chuàng)新并輕松修改或調(diào)整他們的設(shè)計。除了能夠增加經(jīng)濟(jì)高效、創(chuàng)造價值的新功能，精確的數(shù)字控制還可以提高電源的可靠性。使用參考設(shè)計可以縮短開發(fā)時間和上市時間并緩解從設(shè)計之初就可能出現(xiàn)的制造問題。

本文小結(jié)

LLC諧振轉(zhuǎn)換器的性能優(yōu)勢使得該設(shè)計方法成為了中、大功率電信應(yīng)用提高能效的理想選擇。同時，增加數(shù)字控制也為電子系統(tǒng)提供了設(shè)計人員期待的設(shè)計靈活性、高性能和高可靠性。為了輕松實現(xiàn)上述兩點，參考設(shè)計提供最簡單的方法來評估系統(tǒng)和縮短上市時間，或者更恰當(dāng)?shù)卣f，縮短達(dá)到更高效率的時間。