当前位置:首页 > 电源 > 电源电路
[导读]与传统的脉宽调制 (PWM) 电源转换器不同,谐振转换器的输出电压通过频率调制进行调节。因此,谐振转换器的设计方法将不同于 PWM 转换器。 LLC 谐振转换器透过设计电路产生谐振的方式,实现功率开关元件的软切换,能显著的提升转换器效率,因此广受业界喜爱。但你是否也觉得 LLC 谐振转换器的补偿难以调整,Transient Response 太慢?系统频宽太低?单纯的电压回授已经无法满足设计需求,但是受限于 LLC 无法使用峰值电流模式控制,没办法设计更优化的回授与补偿器?

与传统的脉宽调制 (PWM) 电源转换器不同,谐振转换器的输出电压通过频率调制进行调节。因此,谐振转换器的设计方法将不同于 PWM 转换器。

LLC 谐振转换器透过设计电路产生谐振的方式,实现功率开关元件的软切换,能显著的提升转换器效率,因此广受业界喜爱。但你是否也觉得 LLC 谐振转换器的补偿难以调整,Transient Response 太慢?系统频宽太低?单纯的电压回授已经无法满足设计需求,但是受限于 LLC 无法使用峰值电流模式控制,没办法设计更优化的回授与补偿器?

LLC 在运作上使用固定 Duty 的脉冲讯号驱动全桥或半桥谐振电路,透过改变开关的频率来改变变压器的增益。在控制方式上,单电压环的LLC 控制已经是成熟的主流技术,透过比较输出电压与参考电压的方式变更工作频率,可以稳定的运作LLC 转换器,但其缺点也十分明显:无法及时反应输入电压变化、对应输出电流变动时恢复稳态电压的响应速度慢、系统频宽较低等。

为了改善上述的缺点,最佳的办法就是将电流也纳入控制环路中。这在学界与业界皆有相关的研究,目前的电流控制方式已经有很多选择。但是类比的 LLC 控制 IC 大都还是单电压控制,或者只能实现其中某一种控制方式,这时便可以看到全数控制的电源转换器的优势。

LLC谐振半桥变换器可以在宽电压范围内全负载条件下实现软开关,在整个工作过程中,实现初级MOSFET的零电压开关(ZVS)和次级整流二极管零电流开关(ZCS)。因此可以达到较高的效率和功率密度,而且在负载和输入电压范围变化较大的情况下,其开关频率变化较小。

在各种类型的谐振转换器中,图 1 中的 LLC 串联谐振转换器 (LLC-SRC) 因其更好的输出调节、更低的循环电流和更低的电路成本而备受关注。



电源提示:设计 LLC 谐振半桥电源转换器 

1:具有交流输入/输出电压的 LLC-SRC

串联谐振特性允许 DC/DC LLC-SRC 中的开关网络(如图 2 所示)具有非常宽的零电压开关 (ZVS) 区域;因此,LLC-SRC 可以在前端电源应用中轻松实现超过 94% 的效率,并在高开关频率下工作。

电源提示:设计 LLC 谐振半桥电源转换器 

2:LLC 谐振半桥转换器

PWM 转换器的设计过程类似,设计 LLC-SRC 的第一步是选择满载时所需的工作频率。其余步骤不同,因为谐振转换器中没有占空比因数。LLC-SRC 中的占空比保持不变,理想情况下为 50%。 3 显示了来自TI 电源设计研讨会主题设计 LLC 谐振半桥电源转换器”的 LLC-SRC 设计流程图。

电源提示:设计 LLC 谐振半桥电源转换器

3:LLC 谐振半桥转换器设计流程图

请注意,M g是直流电压增益,L n L m L r的比值,品质因数定义为公式 1:

电源提示:设计 LLC 谐振半桥电源转换器

此外,f n是定义为 f n = f sw /f o的归一化频率,其中

电源提示:设计 LLC 谐振半桥电源转换器 

M g /Q e M g /f n图表中的增益曲线来自图 1 所示的 LLC 谐振回路,它也是 LLC 谐振半桥转换器的线性化电路。

3 提供了 LLC 谐振半桥转换器的简单电路参数选择过程。通过检查增益曲线上的 f n_min f n_max位置,您将能够在所有输入条件下在开关网络上设计具有 ZVS 的高效 LLC 谐振半桥转换器。

在设计 LLC 谐振半桥转换器时,请记住:

· f n_min需要始终高于 M g /f n图表中的增益曲线的脊。这是为了确保 MOSFET 保持 ZVS。

· LLC-SRC 效率只能在一个操作点进行优化。当f sw = f o时,串联L rC r变为零阻抗(图4);转换器在这一点上具有最佳效率。您需要确定要优化的线路/负载条件,并确保您的开关频率在该条件下处于谐振频率。

电源提示:设计 LLC 谐振半桥电源转换器 

4:当 f sw = f o时具有交流输入/输出电压的 LLC-SRC



声明:本文仅代表作者本人观点,不代表本站观点,如有问题请联系站方处理。
换一批
延伸阅读

在之前的文章,我们讨论了低侧电流测量——当分流电阻器位于负载(或电源)和地之间时。低端检测的优点是共模电压基本上为 0V,这是一种非常简单直接的电流测量方法。最大的缺点是负载(或电源)通过分流电阻器与系统接地隔离(参见图...

关键字: 高侧低侧测量 电流功率监视器

测量系统中的电流是监控系统状态的基本但强大的工具。借助先进的技术,电子或电气系统的物理尺寸大大缩小,降低了功耗和成本,而在性能方面并没有太大的折衷。每个电子设备都在监控自己的健康和状态,这些诊断提供了管理系统所需的重要信...

关键字: 电流测量 放大器

我最近与您分享了TI 全新 Piccolo™ F28004x 微控制器 (MCU) 系列的生产公告,该系列针对电源控制应用进行了优化。 Piccolo F28004x 用于高性能电源控制的主要特性包括:

关键字: 电源控制 GaN

在本系列的第一部分中,我讨论了与电流检测放大器规格相关的概念,以及如何使用应用要求来缩小器件选择范围。在本期中,我将讨论电流范围如何帮助得出分流电阻值,以及电流范围和分流值如何与器件性能相结合,从而在精度和功耗之间进行权...

关键字: 电流检测 电流放大器

在本系列的前几期中,我讨论了实现备选方案以及这些决策如何影响设备参数以及受设备参数影响。在这篇文章中,我将解释设备参数和系统因素如何影响可实现的精度。

关键字: 电流检测 电流放大器

在光网络模块和其他通信系统中,您可能必须精确控制某个组件的温度。例如,激光器需要特定的温度才能发射特定波长的光。图 1 所示的热电冷却器 (TEC) 是一种常用设备,用于加热或冷却此类系统中的组件。

关键字: 光网络模块 电源电路

为了应对工业和汽车行业日益严格的电源要求,多相设计是当今工程师的热门选择。对于超过 25A 的电流要求,越来越多的设计人员选择多相方法,因为它们具有关键优势。与单相设计相比,多相提供更低的输出纹波电压,以及更好的瞬态性能...

关键字: 大电流 电源

在本文的第 1 部分中,我讨论了交错同步降压的四个相位以最小化输入/输出电压纹波并提高热性能的必要性。您可以通过遵循一些关键布局指南来进一步提高热性能,以确保功率在所有四个相位上均匀耗散。

关键字: 大电流电源 电源设计

工程师选择关键功率元件后必须计算补偿值;这通常是通过非直观的数据表方程完成的,因此您可能不确定这些值是否正确。要确定,您需要在实验室中构建电源并测量其稳定性。 电压模式和 CM 降压转换器的不同之处在于其内部电路有...

关键字: 电源稳定性 CM 降压转换器

电源电路

12573 篇文章

关注

发布文章

编辑精选

技术子站

关闭