概述

LLC 諧振變換器因能滿(mǎn)足現(xiàn)代電源設(shè)計(jì)苛刻的性能要求而成為電力電子領(lǐng)域的熱門(mén)話(huà)題。 LLC 屬于龐大的諧振變換器拓?fù)浼易逑盗?，而諧振腔是該拓?fù)湎盗械幕A(chǔ)特征。諧振腔是一組以特定頻率（稱(chēng)為諧振頻率）振蕩的電感器和電容器組成的電路。

這種開(kāi)關(guān)模式的 DC/DC 電源變換器允許采用更高的開(kāi)關(guān)頻率 (fSW) 并且降低了開(kāi)關(guān)損耗，因此更適用于高功率和高效率應(yīng)用。LLC 諧振變換器是具有精密系統(tǒng)（即高端消費(fèi)電子產(chǎn)品）或更高運(yùn)行功率要求（即為電動(dòng)汽車(chē)充電）的電源應(yīng)用理想之選。

LLC 變換器由 4 個(gè)模塊組成：電源開(kāi)關(guān)、諧振腔、變壓器和二極管整流器（參見(jiàn)圖 1）。MOSFET 功率開(kāi)關(guān)首先將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換為高頻方波；隨后方波進(jìn)入諧振腔，由諧振腔消除方波的諧波并輸出基頻的正弦波；正弦波再通過(guò)高頻變壓器傳輸?shù)阶儞Q器的副邊，并根據(jù)應(yīng)用需求對(duì)電壓進(jìn)行升壓或降壓；最后，二極管整流器將正弦波轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流輸出。

LLC 變換器因其諧振特性，即使在非常高的功率下也能保持高效率。該特性同時(shí)實(shí)現(xiàn)了原邊和副邊的軟開(kāi)關(guān)功能，它降低了開(kāi)關(guān)損耗，從而提高了效率。

另外，LLC 拓?fù)溥€能夠節(jié)省電路板空間，因?yàn)樗恍枰敵鲭姼衅?。這意味著所有電感器都可以輕松集成到單個(gè)磁性結(jié)構(gòu)中，從而節(jié)省面積和成本。當(dāng)電路的所有電感元件都位于同一個(gè)結(jié)構(gòu)中時(shí)，其電磁兼容性將得到極大的改善；因?yàn)槠帘螁蝹€(gè)結(jié)構(gòu)比屏蔽三個(gè)結(jié)構(gòu)一定更容易，也更便宜。

電源開(kāi)關(guān)

電源開(kāi)關(guān)可以采用全橋或半橋拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)，每種拓?fù)涠季邆渥约邯?dú)特的輸出波形（參見(jiàn)圖 2）。

這兩種拓?fù)涞闹饕獏^(qū)別在于：全橋拓?fù)渖傻姆讲](méi)有直流偏移，幅度等于輸入電壓 (VIN).；半橋拓?fù)鋭t產(chǎn)生一個(gè)偏移 (VIN?/ 2)的方波，因此幅度僅為全橋波的一半。

每種拓?fù)涠加衅渥陨淼膬?yōu)缺點(diǎn)。全橋拓?fù)湫枰嗟木w管，因此實(shí)施成本更高。而且，添加的晶體管會(huì)導(dǎo)致串聯(lián)電阻(RDS(ON))增加，從而增加傳導(dǎo)損耗；但另一方面，全橋?qū)崿F(xiàn)可以將必要的變壓器匝數(shù)比 (N) 降低一半，因此可以最大限度地減少變壓器中的銅損。

半橋拓?fù)涞膶?shí)施則更具成本效益，而且，它可以將電容器兩端的 RMS 電流降低約 15%；不過(guò)，這種拓?fù)鋾?huì)增加開(kāi)關(guān)損耗。

權(quán)衡利弊之后，通常建議在功率低于 1kW 的應(yīng)用中采用半橋功率開(kāi)關(guān)拓?fù)?，而在更高功率?yīng)用中則采用全橋拓?fù)洹?/p>

諧振腔

諧振腔由諧振電容器 (CR) 和兩個(gè)電感器組成：諧振電感器 (LR)與電容器和變壓器串聯(lián)，勵(lì)磁電感器 (LM)則與之并聯(lián)。諧振腔的作用是濾除方波的諧波，將基頻開(kāi)關(guān)頻率的正弦波輸出到變壓器的輸入端。

諧振腔的增益隨頻率和副邊負(fù)載而變化（參見(jiàn)圖 4）。設(shè)計(jì)人員需調(diào)整這些參數(shù)，以確保變換器在寬負(fù)載范圍內(nèi)均高效運(yùn)行。具體方法為，設(shè)計(jì)諧振腔的增益值，使其在所有負(fù)載條件下均超過(guò) 1。

LLC 變換器因諧振腔的雙電感器而具有寬工作范圍與高效率。要了解其原理，首先要了解諧振腔采用不同電感器時(shí)，在重載和輕載條件下的響應(yīng)。

當(dāng)諧振腔僅由諧振電容器和勵(lì)磁電感器組成時(shí)，圖 5 顯示了諧振腔在不同負(fù)載條件下的增益。在輕載下，諧振腔增益有一個(gè)明顯的峰值；但重載下的增益不僅沒(méi)有峰值，反而有阻尼響應(yīng)，并且只在非常高的頻率下才達(dá)到單位增益。

繼續(xù)閱讀 >>>請(qǐng)復(fù)制下方鏈接進(jìn)入MPS官網(wǎng)查看：

https://bit.ly/3RIAHRP