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深度剖析LLC原理,建议加收藏!(一)

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eefishing 发布时间:2020-1-16 01:41
与传统PWM(脉宽调节)变换器不同,LLC是一种通过控制开关频率(频率调节)来实现输出电压恒定的谐振电路。它的优点是:实现原边两个主MOS开关的零电压开通(ZVS)和副边整流二极管的零电流关断(ZCS),通过软开关技术,可以降低电源的开关损耗,提高功率变换器的效率和功率密度。
! s: n0 ]; G; h* L/ F& W4 x& l( b
1.jpg
学习并理解LLC,我们必须首先弄清楚以下两个基本问题:

0 [6 s5 g* A  _" a& A& x" S* A
1.什么是软开关;
2.LLC电路是如何实现软开关的。
* H! F4 c8 g) U8 Z: \) e4 Z
由于普通的拓扑电路的开关管是硬开关的,在导通和关断时MOS管的Vds电压和电流会产生交叠,电压与电流交叠的区域即MOS管的导通损耗和关断损耗。如图所示:
2.jpg
为了降低开关管的开关损耗,提高电源的效率,有零电压开关(ZVS) 和零电流开关(ZCS)两种软开关办法。

+ z3 p# q5 x: B  ^. z5 d, [9 ~
1.零电压开关 (ZVS):开关管的电压在导通前降到零,在关断时保持为零。
4 q+ [: G  j8 W  Y" N: `1 s1 f3 m' s) }  g
2.零电流开关(ZCS):使开关管的电流在导通时保持在零,在关断前使电流降到零。
; A! M8 `+ K8 }. J  z" \9 R% u
3.jpg
由于开关损耗与流过开关管的电流和开关管上的电压的成绩(V*I)有关,当采用零电压ZVS导通时,开关管上的电压几乎为零,所以导通损耗非常低。
4.jpg
● Vin为直流母线电压,S1,S2为主开关MOS管(其中Sc1和Sc2分别为MOS管S1和S2的结电容,并联在Vds上的二极管分别为MOS管S1和S2的体二极管),一起受控产生方波电压;3 h$ T- v8 A8 z& s* B# }! [+ Q

6 }" Q* x% w6 r! Q
● 谐振电容Cr 、谐振电杆Lr 、 励磁电杆Lm一起构成谐振网络;
8 C3 P+ v9 {  K  ~% j, [4 w
# E5 a( b5 j# \$ p' h5 w
● np,ns为理想变压器原副边线圈;$ p2 Q2 g8 U2 k* R2 Q6 `. N& ~
& Q3 t$ Q; b5 ~+ }% R3 v& w
● 二极管D1, 二极管D2,输出电容Co一起构成输出整流滤波网络。

( q1 U* b2 h# x1 ~
那么LLC电路是怎么实现软开关的呢?

$ b* Y" O  e0 [
要实现零电压开关,开关管的电流必须滞后于电压,使谐振槽路工作在感性状态。
2 Q4 e8 O( h. E& c3 L

& I8 q8 t! u8 I
LLC 开关管在导通前,电流先从开关MOS管的体二极管(S到D)内流过,开关MOS管D-S之间电压被箝位在接近0V(二极管压降),此时让开关MOS管导通,可以实现零电压导通;在关断前,由于D-S 间的电容电压为0V而且不能突变,因此也近似于零电压关断(实际也为硬关断)。
5.jpg

9 [& M3 B% M; x
那什么是谐振呢?我们不妨先看看电感和电容的基本特性:

6 O9 h: F4 A; e! E" o( Q( h
与电阻不同,电感和电容都不是纯阻性线性器件,电感的感抗XL和电容的容抗Xc都与频率有关,当加在电感和电容上的频率发生变化时,它们的感抗XL和容抗Xc会发生变化。* C  N  H6 b; r3 ^* o! O' V

$ k. `- P0 I% l3 Z
1、如下图RL电路,当输入源Vin的频率增加时,电感的感抗增大,输出电压减小,增益Gain=Vo/Vin随频率增加而减小。
6.jpg
2、如下图RC电路,相反,当输入源Vin的频率增加时,电容的容抗减小,输出电压增大,增益Gain=Vo/Vin随频率增加而增加。
7.jpg
  C  F/ b& ]2 S: u+ e( W- z: J
: [2 C9 [6 g% _7 s' h( t# [
那么LC谐振电路的特性是如何呢?请看下一期:深度剖析LLC原理,建议加收藏!(二). A# X# _, r: F! d
收藏 6 评论3 发布时间:2020-1-16 01:41

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3个回答
慎微 回答时间:2020-1-16 16:21:24
收藏
aiherong 回答时间:2020-1-19 02:49:11
恕我直言,这是成熟的电路吗? & e# R" C2 z7 ]/ D3 R* V2 F
感觉与经典电路迥异
eefishing 回答时间:2020-1-21 01:33:33
aiherong 发表于 2020-1-19 02:49
) ]* K5 }: |8 O9 j恕我直言,这是成熟的电路吗?
. C  l% k/ o1 t3 i! K: F感觉与经典电路迥异
- ^$ P  I: {0 k2 g! L
可以尝试,实践出真理

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