基于SG1525的PFM-PWM控制諧振DC／DC變換器

摘要：設(shè)計了基于SG1525寬溫度工作范圍的340 W LLC諧振DC／DC變換器。介紹了一種利用集成控制芯片SG1525來實現(xiàn)脈沖頻率調(diào)制(PFM)-脈寬調(diào)制(PwM)控制的方法。為解決輕載或空載時LLC諧振變換器工作頻率太高、損耗大的問題，提出了在輕載或空載時采用PWM控制的策略，并提出了實現(xiàn)電路。最后在340 W樣機(jī)上進(jìn)行了實驗驗證，證明了利用SG1525可以實現(xiàn)PFM控制和輕載時的PWM控制。該電路結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)設(shè)計靈活，且可以實現(xiàn)變頻控制和PWM控制的無縫切換，很好地滿足了寬溫度要求。
關(guān)鍵詞：變換器；參數(shù)設(shè)計；脈沖頻率調(diào)制-脈寬調(diào)制

1 引言
LLC諧振變換器因其結(jié)構(gòu)簡單，輸入電壓范圍寬，工作效率高，無需外加緩沖電路僅依靠自身的諧振特性即可實現(xiàn)初級開關(guān)管的零電壓轉(zhuǎn)換(ZVS)與次級整流二極管的零電流轉(zhuǎn)換(ZCS)特性，以及磁件集成度較高，電磁干擾水平低等優(yōu)點在分布式電源系統(tǒng)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。軍用環(huán)境下對電源變換器的體積重量和電磁干擾水平均有嚴(yán)格的要求，故LLC諧振變換器在軍用條件下應(yīng)具有良好的應(yīng)用前景。經(jīng)過分析研究，這里采用SG1525作為腔制芯片來實現(xiàn)調(diào)頻控制。SG1525是一種性能優(yōu)良、功能齊全、通用性強(qiáng)的單片集成PWM控制芯片，在開關(guān)電源中得到極其廣泛的應(yīng)用，其工作環(huán)境溫度為：-55～150℃。通過對其外圍電路的合理設(shè)計，使其實現(xiàn)PFM的功能，且在高壓輸入輕負(fù)載條件下自動進(jìn)入PWM工作狀態(tài)改善了該工作條件下的電源性能。

2 主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制原理
2．1 主電路結(jié)構(gòu)
由于輸出電壓較高，主電路采用次級倍壓整流的對稱半橋LLC諧振變換器，如圖1所示。

LLC諧振變換器采用固定占空比，通過改變開關(guān)頻率大小來調(diào)節(jié)輸出電壓的變頻控制模式。相比傳統(tǒng)的PWM控制，變頻控制由于保持占空比固定更適用于輸入電壓范圍較寬的場合。而且當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入閉環(huán)時隨著輸入電壓的加大，頻率增大，回路電流減小，使得開關(guān)管的通態(tài)損耗減少。不同頻率下變換器的工作性能各不相同。在LLC諧振變換器中，由于該諧振網(wǎng)絡(luò)非單一的LC構(gòu)成，固存在不同的特征諧振頻率。當(dāng)變壓器向次級傳遞能量時，其初級電壓被輸出電壓箝位，諧振槽路中只有Lr和Cr發(fā)生諧振，其諧振頻率為串聯(lián)諧振頻率，其表達(dá)式為：