基于輸入電壓調節于LLC-SRC效率最佳化設計考量

　　比較圖10與圖13，當20％負載時(shí)Vin調降為355VDC，此時(shí)操作頻率由155KHz降為105KHz。且其一次側切換晶體（MosFET）關(guān)斷電流（turn off current）也由0.7A降到0.25A。

　　以相同的降壓方式若應用于操作在fs《f0模式的串聯(lián)諧振轉換器，比較圖14與圖8，操作頻率由88kHz降到79kHz且其循環(huán)電流（circulating current）與切換晶體關(guān)斷電流（turn off current）都增加。因此在此操作模式中并不適用降壓方式來(lái)提高效率。

　　設計考量

　　在實(shí)際應用上，雖然我們可以降低升壓級功因修正電路之輸出電壓，以達到效率最佳化。但是還是必須考量保持時(shí)間（hold up time）的設定，因此最大電路直流增益（Gain）的選擇就變得較為重要。

　　當最大電路增益（Gain）選定時(shí)，整個(gè)電路運作必須操作在最大增益之右半邊（如圖15所示），也就是說(shuō)諧振網(wǎng)路必須操作在電感性區間。此區間電流將落后電壓，主要切換晶體（MosFET）呈零電壓切換（ZVS）。若諧振網(wǎng)路進(jìn)入電容性區間，電流將超前電壓，主要切換晶體并聯(lián)之反向二極體（body diode）也必須承受較大的逆向回退鶚?。艘栽?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/設計">設計上最小操作頻率必須限制在最大電路增益來(lái)防止轉換器進(jìn)入電容性區間。

　實(shí)做驗證

　　在此設定一個(gè)輸出12V/20A之串聯(lián)諧振轉換器，我們實(shí)際比較兩不同操作區間之效率曲線(xiàn)，如圖16。在fs《f0模式下之輕載效率表現較不理想。

　　比較兩種模式下，雖然圖17（a）操作頻率遠低于圖17（b），但其切換晶體的關(guān)斷電流（turn off current）與循環(huán)電流（circulating current）都較大。因此在輕載時(shí)效率表現較不理想。

　　比較兩種模式下負載與操作頻率的變化，如圖18，輕載時(shí)在fs》f0模式下，控制器已進(jìn)入突n模式（burst mode）藉以穩定輸出電壓。

　　利用上述之方式將負載固定在輕載條件下調整輸入電壓，在fs《f0模式下，當輸入電壓調降時(shí)切換頻率隨之下降。但效率并未獲得改善，如下表一。反之在fs》f0模式下，切換頻率一樣會(huì )隨輸入電壓降低而降低，且其效率表現可以獲得改善，如表二。但隨著(zhù)輸入電壓的降低，切換頻率亦會(huì )落入fs《f0之操作區間而使得效率下降。這點(diǎn)在實(shí)際應用上須特別留意。

　　因此，在fs》f0模式下，我們可以藉由調整輸入電壓而達到效率最佳化。如圖18，相較于塬本的效率表現，在輕載狀況下效率約可提升1％。

　　由此實(shí)驗結果證明使用輸入電壓調節方式，不但可以提升在串連諧振轉換器的輕載及半載效率并可以將切換頻率控制在一定的圍內。

　　結論

　　以桌上型電腦使用之300W電源供應器為例（ATX Power Supplier）。效率認證已越來(lái)越普遍。在追求高轉換效率的同時(shí)，傳統的線(xiàn)路架構已不敷使用。LLC半橋串聯(lián)諧振轉換器架構進(jìn)而漸漸被裼謾１疚乃提及之操作方式不僅可以降低升壓級功因校正（Boost PFC）的功率損耗并且可以最佳化串聯(lián)諧振網(wǎng)路以達到輕載（20％）及半載（50％）轉換效率提升的目的。