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llc開關電源設計教程

職場 更新时间:2024-11-26 15:48:48

本來想在評論區下出續集的但是又怕各位親們不方便查看。所以以後會以發文章的形式陸陸續續更新完。感謝大家的關注與支持~

前文講解了LLC拓撲部分的電路特性,接下來我們講講LLC拓撲的工作原理。通常LLC拓撲的工作狀态被人為地分成六個時序段,理解了這六大時序才算真正理解的LLC拓撲的工作原理。以下六步驟來源于ST的技術手冊,後續我會将參考的技術文獻均共享給大家。

開關頻率fsw等于或大于f1=1/(2pi*√ ̄Lr*Cr)時,下圖為第一階段LLC拓撲工作狀态時序圖,暫名為時序圖1:

llc開關電源設計教程(LLC電源的設計調試)1

時序圖1

在諧振網絡的作用下,初級側電流方向為左負右正,電流經過Cr,Ls及功率管Q2形成回路,此時初級側主電感(激磁電感)處于短路狀态,不參與諧振。次級側感應的電壓方向為上正下負,D2導通,初級側能量經變壓器傳送至次級側負載。

當諧振頻率f1=開關頻率時,LLC拓撲進入第二個時序狀态,下圖為時序圖2:

llc開關電源設計教程(LLC電源的設計調試)2

時序圖2

此時功率管Q1,Q2均截至,次級D1,D2也處于截止狀态。由于次級側無電流,D2屬于自然關斷。初級側諧振電流用于給Q1,Q2的體電容充電。次級側負載通過濾波電容提供能量。

在第二階段初級側諧振電流給上管Q1的體電容充電,當體電容電壓大于體二極管的導通電壓時,體二極管導通,諧振電流經體二極管流向輸入端,此時開通Q1可以實現ZVS。

接下來即進入第三階段,下圖為時序圖3:

llc開關電源設計教程(LLC電源的設計調試)3

時序圖3

諧振電流經Ls,Cr,Q1流入輸入端,次級側産生的感應電壓為上正下負,經D1傳送至輸出端。

第四階段,打開功率MOS Q1,由于體二極管電流導通,此時功率MOS的開通沒有電壓損耗即實現了零電壓開通。電源電壓經Q1,Cr,Ls形成回路。變壓器次級電壓為上正下負,整流二極管D1導通,能量由初級經次級傳輸至負載端。下圖為時序圖4:

llc開關電源設計教程(LLC電源的設計調試)4

時序圖4

第五階段,此時功率MOS關斷,電源電壓經體電容及Cr,Ls,Lp形成回路,同時給Q2的體電容充電,為Q2的零電壓開通做準備,負載由輸出濾波電容供電。下圖為時序圖5:

llc開關電源設計教程(LLC電源的設計調試)5

時序圖5

第六階段,當Q2的體二極管電壓大于體二極管導通電壓,二極管導通,此時功率MOS實現零電壓開通,變壓器次級感應電壓為上正下負,D2導通,如此周期性循環工作形成LLC拓撲的工作流程(開關頻率等于或大于諧振頻率f1),下圖為時序圖6:

llc開關電源設計教程(LLC電源的設計調試)6

時序圖6

當LLC諧振拓撲其開關頻率大于或等于諧振頻率時(fsw≥f1=1/(2pi*√ ̄Lr*Cr)),初級功率MOS可以實現ZVS(零電壓開通),次級整流二極管可以實現ZCS(零電流關斷),且初級主電感(激磁電感)不參與諧振。當開關頻率小于諧振頻率f1,大于諧振頻率f2時,LLC拓撲如何工作呢?

待續.......

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