電源諧振半橋轉(zhuǎn)換電路詳解

導(dǎo)讀： 和傳統(tǒng)脈寬調(diào)制(PWM)電源轉(zhuǎn)換器不同的是，諧振轉(zhuǎn)換器通過頻率調(diào)制來調(diào)節(jié)輸出電壓。因此，諧振轉(zhuǎn)換器的設(shè)計方法也與PWM轉(zhuǎn)換器的設(shè)計方法有所異。

和傳統(tǒng)脈寬調(diào)制(PWM)電源轉(zhuǎn)換器不同的是，諧振轉(zhuǎn)換器通過頻率調(diào)制來調(diào)節(jié)輸出電壓。因此，諧振轉(zhuǎn)換器的設(shè)計方法也與PWM轉(zhuǎn)換器的設(shè)計方法有所異。在各種類型的諧振轉(zhuǎn)換器中，圖1的LLC串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器(LLC-SRC)格外引人矚目，因為它有更強的輸出調(diào)節(jié)功能、更小的循環(huán)電流和更低的電路成本。

串聯(lián)諧振特性允許直流(DC)/DC LLC-SRC中的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(如圖2所示)擁有很寬范圍的零電壓開關(guān)(ZVS);因此，LLC-SRC能在前端電源應(yīng)用中輕松實現(xiàn)超過94%的效率，并能在高開關(guān)頻率下運行。

和PWM轉(zhuǎn)換器的設(shè)計過程相似，當(dāng)設(shè)計LLC-SRC時，第一個步驟是選擇滿負載情況下所需的工作頻率。剩下的步驟就不同了，因為諧振轉(zhuǎn)換器里沒有占空比因數(shù)。在LLC-SRC中占空比保持不變，是50%，非常理想。圖3展示了LLC-SRC的設(shè)計流程圖(來自TI電源設(shè)計研討會主題“設(shè)計 LLC諧振半橋電源轉(zhuǎn)換器”)。

Mg/Qe和Mg/fn圖表中的增益曲線是由圖1所示的LLC諧振槽路(它也是LLC諧振半橋轉(zhuǎn)換器的線性化電路)衍生而來的。

圖3提供了LLC諧振半橋轉(zhuǎn)換器的簡單電路參數(shù)選擇過程。通過檢查增益曲線上的fn_min、fn_max位置，您就能設(shè)計出在所有輸入條件下開關(guān)網(wǎng)絡(luò)上均具有ZVS的高效LLC諧振半橋變換器。

當(dāng)設(shè)計LLC諧振半橋變換器時，請謹記：

任何時候，在Mg/fn圖表中fn_min都需要高于增益曲線的脊線。這是為確保金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)能保持ZVS狀態(tài)。LLC-SRC的效率只能在一個操作點進行優(yōu)化。當(dāng)fsw= fo時，串聯(lián)Lr和Cr變成零阻抗?fàn)顟B(tài)(圖4);該轉(zhuǎn)換器在那個點具有最高的效率。您需要決定自己想優(yōu)化的線路/負載條件，并確保您的開關(guān)頻率在那樣的條件下是諧振頻率。

等離子和液晶電視如今已經(jīng)走入了千家萬戶，這兩種電器的開關(guān)電源設(shè)計比較特殊，只能采用有源或者無源PFC模式，并且需要能夠長時間在無散熱通風(fēng)的環(huán)境下工作。這就要求電源不僅要擁有高功率密度和平滑的電磁干擾信號，還要盡量少的使用元器件。而在這些方面，半橋LLC諧振轉(zhuǎn)換器擁有諸多的優(yōu)勢。

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