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。
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(jǐn)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(fù)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。
半橋LL諧振電容和諧振電感的配置
單諧振電容和分體諧振電容都存在于半橋轉(zhuǎn)換器當(dāng)中。對于單諧振電容配置而言,它的輸入電流紋波和均方根(RMS)值較高,而且流經(jīng)諧振電容的均方根流較大。這種方案需要耐高壓(600~1,500V)的諧振電容。不過,這種方案也存在尺寸小、布線簡單等優(yōu)點。
分體諧振電容相較于單個諧振電容而言,其輸入電流紋波和均方根值較小。諧振電容僅處理一半的均方根電流,且所用電容的電容量僅為單諧振電容的一半。當(dāng)利用鉗位二極管(D3 和D4)進行簡單、廉價的過載保護時,這種方案中,諧振電容可以采用450V較低額定電壓工作。顧名思義,半橋LLC轉(zhuǎn)換器中包含2個電感(勵磁電感Lm 和串聯(lián)的諧振電感Ls)。根據(jù)諧振電感位置的不同,諧振回路也包括兩種不同的配置,一種為分立解決方案,另一種為集成解決方案。這兩種解決方案各有其優(yōu)缺點,采用這兩種方案的LLC的工作方式也有輕微差別。