L6598脫線控制器用于諧振式變換器
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圖9:隔離的LLC變換器
諧振電路:
任何諧振電路包括電容和電感,由于我們實(shí)際要用變壓器圖10給出一個(gè)實(shí)際使用的變壓器等效電路,它簡(jiǎn)化地展示出各個(gè)寄生參數(shù)。寄生電感可以在二次繞組短路連接時(shí)從初級(jí)側(cè)測(cè)量出來(lái)。
圖10 變壓器等效電路
磁化電感是在變壓器二次側(cè)開(kāi)始時(shí)從初級(jí)的測(cè)量值。寄生電容不予考慮。變壓器的簡(jiǎn)化電路在目前的電路討論中是可以接受的。我們現(xiàn)在可以定義一些基本的諧振電路和它們?cè)趹?yīng)用中固有的效果。在圖11中,我們可以注意到網(wǎng)絡(luò)電路(從輸出終點(diǎn)處可看到)由半橋圖騰柱驅(qū)動(dòng),電路由漏感Lresi、變壓器初級(jí)電感Lmag/Lload、和諧振電容Cres串連組成,我們把相串聯(lián)的漏感Lres1和磁化電感Lmag叫做Lres2
Cos位于輸出和地之間的等效電容視作驅(qū)動(dòng)終點(diǎn)(相對(duì)功率開(kāi)關(guān)結(jié)電容和電路的分布電容)。讓我們開(kāi)始引入基本的諧振概念, 涉及電路路徑網(wǎng)Cos+Lres+Cres。此處,Lres可以在Lres1和Lres2之間變化,其僅取決于負(fù)載值。假設(shè)Cres遠(yuǎn)大于Cos值時(shí)我們剛好能夠考慮串聯(lián)的Cos+Lres。這個(gè)基本的諧振涉及軟開(kāi)關(guān)狀態(tài)的運(yùn)行。
圖11 LCL 諧振式變換電路
軟開(kāi)關(guān):
依然參照?qǐng)D10。外部有源開(kāi)關(guān)Qh在流過(guò)電感的電流達(dá)到0之前被關(guān)斷(有效導(dǎo)通時(shí)間小于半個(gè)周期),電流被迫從輸出結(jié)點(diǎn)處流出,最初將Cos上的電荷放掉,然后跨過(guò)電壓閾值時(shí)的電壓會(huì)通過(guò)二極管DL。在很短的時(shí)間(=300ns)之后,當(dāng)QL的漏源電壓接近 0時(shí),固有的柵驅(qū)動(dòng)器將被激活,并處在導(dǎo)通狀態(tài)。同樣的現(xiàn)象將在第二個(gè)半周期出現(xiàn),關(guān)斷導(dǎo)通的QL會(huì)產(chǎn)生輸出槽路結(jié)點(diǎn)的交換,以使能量從Lres傳到電容Cos的核,結(jié)果使上面二極管DH激活。
圖12 軟開(kāi)關(guān) 圖13 LLC諧振電路
傳輸?shù)纳仙睾拖陆笛乜梢员徽J(rèn)為是上面定義的基本諧振部分,在圖12中可以觀察到輸出結(jié)點(diǎn)處交換的正弦波形部分。用 這種方法工作可以是零電壓開(kāi)關(guān),改善了系統(tǒng)的噪聲干擾,因此,驚人的減小了開(kāi)關(guān)損耗。為了工作在軟開(kāi)關(guān)狀態(tài),必須強(qiáng)制柵關(guān)斷在電流流入負(fù)載之前,令其達(dá)到零電壓或讓它的極性反轉(zhuǎn),這可以很容易實(shí)現(xiàn),需要很仔細(xì),以便不使輸出結(jié)點(diǎn)斷開(kāi)。
基本的諧振以及組成的軟開(kāi)關(guān)工作才是諧振變換器的實(shí)質(zhì),而沒(méi)有包含在能量調(diào)整中。
為調(diào)整率改變頻率。
由于軟開(kāi)關(guān)條件可以保證,讓我們進(jìn)行諧振電路的描述,本電路允許用 改變開(kāi)關(guān)頻率來(lái)控制輸出。諧振路徑是固有的電路。Lres+Lmag//Load+Cres(參見(jiàn)圖13),它的諧振系用改變頻率來(lái)調(diào)整輸出到負(fù)載的能量。負(fù)載電阻(并聯(lián)于磁化線圈電感)包括負(fù)載在二次側(cè)折算到初級(jí)的負(fù)載?,F(xiàn)在,我們必須考慮負(fù)載會(huì)有很大的變化(極限是短路和開(kāi)路),另外,在實(shí)際的轉(zhuǎn)換器中(圖14),負(fù)載包括一個(gè)整流器部分和輸出濾波器。因此,即使在單周期極限,負(fù)載也有很大的變化。Lmag可以看作在二極管導(dǎo)通期間與一個(gè)很低的阻抗并聯(lián),也可以看作在二極管關(guān)斷期間與很高的阻抗并聯(lián)(亦即在二極管陽(yáng)極在降到低于輸出結(jié)點(diǎn) 的瞬時(shí)電壓)。
圖14 簡(jiǎn)化的實(shí)際變換器
和以上論述相聯(lián),我們可以看到電路處在多諧狀態(tài)的路徑,也即是圖15中描述的各個(gè)曲線,它可以監(jiān)測(cè)到作為頻率函數(shù)的導(dǎo) 納變化趨勢(shì),此是為了對(duì)應(yīng)不同的阻抗負(fù)載。這里有兩種獨(dú)立的 諧振峰值。第一個(gè)峰在頻率低段時(shí)磁化電感是固有的(和Lext串連,如果只接一個(gè))這是負(fù)載開(kāi)路的情況。第二個(gè)諧振峰取決于串聯(lián)電感Lsense(在負(fù)載非常重或整流器正在導(dǎo)通的情況下)。兩種諧振均在能量傳輸?shù)截?fù)載及其控制上起作用。我們可以開(kāi)始討論,假設(shè)磁化電感值Lmag太高,以至于它的電流對(duì)于我們感興趣的頻率范圍內(nèi)可以忽略不計(jì)。在這種假設(shè)下,很明顯,最大電流將出現(xiàn)在F02諧振峰上。在低于F02諧振峰以下的頻率時(shí)就不會(huì)諧振式工作。為了不失去零電壓開(kāi)關(guān),也因?yàn)槟芰總鬏數(shù)截?fù)載的時(shí)間不能太長(zhǎng),從而為此增加或降低頻率。在實(shí)際中,對(duì)于實(shí)際的變壓器,其磁化電感不能被忽略(它的電感值不會(huì)太高)。無(wú)論如何,可以控制它的值以便讓其工作在低于F02峰的開(kāi)關(guān)頻率下。
評(píng)論