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电源谐振改换器电路的计划办法

2017-09-05 21:04分类:电工考证知识 阅读:

 

  和传统脉宽调制(PWM)电源改换器纷歧样的是,谐振改换器经过频率调制来调度输出电压。因而,谐振改换器的计划办法也与PWM改换器的计划办法有所异。在各品种型的谐振改换器中,图1的LLC串联谐振改换器(LLC-SRC)分外有目共睹,由于它有更强的输出调度功用、更小的循环电流和更低的电路本钱。

  

  串联谐振特性容许直流(DC)/DC LLC-SRC中的开关网络(如图2所示)具有很宽计划的零电压开关(ZVS);因而,LLC-SRC能在前端电源运用中轻松完毕跨过94%的功率,并能在高开关频率下作业。

  

  和PWM改换器的计划进程类似,当计划LLC-SRC时,榜首个进程是挑选满负载状况下所需的作业频率。剩余的进程就纷歧样了,由于谐振改换器里没有占空比因数。在LLC-SRC中占空比坚持不变,是50%,十分志向。图3展现了LLC-SRC的计划流程图(来自TI电源计划研讨会主题“计划 LLC谐振半桥电源改换器”)。

  Mg/Qe和Mg/fn图表中的增益曲线是由图1所示的LLC谐振槽路(它也是LLC谐振半桥改换器的线性化电路)衍生而来的。

  图3供应了LLC谐振半桥改换器的简略电路参数挑选进程。经过查看增益曲线上的fn_min、fn_max方位,您就能计划出在悉数输入条件下开关网络上均具有ZVS的高效LLC谐振半桥改换器。

  当计划LLC谐振半桥改换器时,请谨记:

  任何时分,在Mg/fn图表中fn_min都需求高于增益曲线的脊线。这是为保证金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)能坚持ZVS状况。LLC-SRC的功率只能在一个操作点进行优化。当fsw= fo时,串联Lr和Cr成为零阻抗状况(图4);该改换器在那个点具有最高的功率。您需求抉择自个想优化的线路/负载条件,并保证您的开关频率在那样的条件下是谐振频率。

  

  等离子和液晶电视现在现已走入了千家万户,这两种电器的开关电源计划比照分外,只能选用有源或许无源PFC办法,并且需求能够长时刻在无散热通风的环境下作业。这就恳求电源不只需具有高功率密度和滑润的电磁烦扰信号,还要尽量少的运用元器材。而在这些方面,半桥LLC谐振改换用具有许多的优势。

  

  

  半桥LL谐振电容谐和振电感的装备

  单谐振电容和分体谐振电容都存在于半桥改换器傍边。关于单谐振电容装备而言,它的输入电流纹波和均方根(RMS)值较高,并且流经谐振电容的均方根流较大。这种计划需求耐高压(600~1,500V)的谐振电容。不过,这种计划也存在标准小、布线简略等利益。

  分体谐振电容相较于单个谐振电容而言,其输入电流纹波和均方根值较小。谐振电容仅处理一半的均方根电流,且所用电容的电容量仅为单谐振电容的一半。当运用钳位二极管(D3 和D4)进行简略、便宜的过载维护时,这种计划中,谐振电容能够选用450V较低额外电压作业。望文生义,半桥LLC改换器中包含2个电感(励磁电感Lm 和串联的谐振电感Ls)。依据谐振电感方位的纷歧样,谐振回路也包含两种纷歧样的装备,一种为分立处理计划,另一种为集成处理计划。这两种处理计划各有其优缺陷,选用这两种计划的LLC的作业办法也有纤细纷歧样。

  

  将谐振电感设备在变压器外面是有目地的。其能够帮忙计划者跋涉计划的活络性,令计划人员能够活络设置Ls和Lm的值;此外,EMI幅射也更低。不过,这种处理计划的缺陷在于,变压器初级和次级绕组间的绝缘变得杂乱,并且绕组的冷却条件变差,并需求拼装更多元件。

  

  在另一种集成的处理计划中,变压器的漏电感被用作谐振电感(LLK=LS)。这种处理计划只需1个磁性元件,并且会使得开关电源的标准更小。此外,变压器绕组的冷却条件十分好,且初级和次级绕组之间能够便本地完毕绝缘。不过,这种处理计划的活络性相对较差(可用的LS电感计划有限),且其EMI幅射更强,而初级和次级绕组之间存在较强的附近效应。

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