電源諧振半橋轉換電路詳解

導讀： 和傳統脈寬調制(PWM)電源轉換器不同的是，諧振轉換器通過(guò)頻率調制來(lái)調節輸出電壓。因此，諧振轉換器的設計方法也與PWM轉換器的設計方法有所異。

和傳統脈寬調制(PWM)電源轉換器不同的是，諧振轉換器通過(guò)頻率調制來(lái)調節輸出電壓。因此，諧振轉換器的設計方法也與PWM轉換器的設計方法有所異。在各種類(lèi)型的諧振轉換器中，圖1的LLC串聯(lián)諧振轉換器(LLC-SRC)格外引人矚目，因為它有更強的輸出調節功能、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(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò )(如圖2所示)擁有很寬范圍的零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS);因此，LLC-SRC能在前端電源應用中輕松實(shí)現超過(guò)94%的效率，并能在高開(kāi)關(guān)頻率下運行。

和PWM轉換器的設計過(guò)程相似，當設計LLC-SRC時(shí)，第一個(gè)步驟是選擇滿(mǎn)負載情況下所需的工作頻率。剩下的步驟就不同了，因為諧振轉換器里沒(méi)有占空比因數。在LLC-SRC中占空比保持不變，是50%，非常理想。圖3展示了LLC-SRC的設計流程圖(來(lái)自TI電源設計研討會(huì )主題“設計 LLC諧振半橋電源轉換器”)。

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

圖3提供了LLC諧振半橋轉換器的簡(jiǎn)單電路參數選擇過(guò)程。通過(guò)檢查增益曲線(xiàn)上的fn_min、fn_max位置，您就能設計出在所有輸入條件下開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò )上均具有ZVS的高效LLC諧振半橋變換器。

當設計LLC諧振半橋變換器時(shí)，請謹記：

任何時(shí)候，在Mg/fn圖表中fn_min都需要高于增益曲線(xiàn)的脊線(xiàn)。這是為確保金屬氧化物半導體場(chǎng)效應晶體管(MOSFET)能保持ZVS狀態(tài)。LLC-SRC的效率只能在一個(gè)操作點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。當fsw= fo時(shí)，串聯(lián)Lr和Cr變成零阻抗狀態(tài)(圖4);該轉換器在那個(gè)點(diǎn)具有最高的效率。您需要決定自己想優(yōu)化的線(xiàn)路/負載條件，并確保您的開(kāi)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(wàn)戶(hù)，這兩種電器的開(kāi)關(guān)電源設計比較特殊，只能采用有源或者無(wú)源PFC模式，并且需要能夠長(cháng)時(shí)間在無(wú)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諧振轉換器擁有諸多的優(yōu)勢。

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