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LLC谐振变换器学习 四

在 LLC 在变换器中,通过谐振槽的谐振过程,可以为开关管创造零电压(ZVS)条件。开关管实现零电压开启实际上是在死区时间内,开关管结电容器的两端电压 Vds之后可以放电到零 Vgs信号开始驱动开关管打开,使电流通过。此时,开关管的瞬时电流电压无交叉口,实现了软开关,减少了开关损耗。闭环调频调压 LLC 在设计中,实现 ZVS 最坏的条件是满载输入电压最低,开关频率最低。在谐振参数设计时,要保证开关频率最低时, 感性符合谐振槽输入阻抗。 1 开关管实现 ZVS 其中一个条件:在死区时间内,此时流入谐振槽的电流方向必须为正,才能给出 MOSFET 实现结电容放电 ZVS。谐振槽电压超过谐振槽电流,输入阻抗为感性。 变换器必须在输入阻抗下工作,这不仅仅是实现 ZVS的必需条件,更关乎与电路是否能够安全工作。谐振槽阻抗为感性就相当与谐振电流方向为正。实际上,ZVS 条件一是传统的 ZVS 谐振电流中的判断条件。谐振槽阻抗的感性可以通过控制开关频率来保证:当开关频率 fs>fr1.输入阻抗始终是感性的;当开关频率 fs<fr2 当开关频率 fs在 fr1与 fr输入阻抗感应与变换器谐振参数和负载有关, 需要具体的判断。 2 开关管零电压开启条件二: 在死区时间内,谐振电流应足够大,足以管理开关 结电容电压放电到零,谐振电流不能在整个死区反向,否则会发生 MOSFET 结电容放电又充电的情况。 虽然放电电流越大,但开关管 ZVS 越容易实现(裕度越大),但另一个开关管关闭时电流过大,关闭损耗增加。因此,我们需要适当选择励磁电感值 ZVS 尤其是开环之间裕度和效率之间做出折中 LLC在设计中,励磁电感具有很大的可选性,应特别注意 ZVS 的实现。 **零电压开启与死区时间和负载的关系 ** 1 死区满载时间过长,开关管切换时间过长,谐振电流 Ir如果非常小,可能会在死区时间内谐振过零,方向发生变化。这样,谐振电流在放电开关管两端的电容器后再次充电,开关管两端的电容器不能保持在零,导致 ZVS 失败。 无法实现重载 ZVS 励磁电感与谐振电感的比例过大,即电感系数 K 值过大,大 K 二元件谐振频率与三元件谐振频率对比较大。谐振电流变化过快,导致方向发生变化。理想的解决方案是减少励磁电感 K 值。 2 轻载时死区时间过小,开关管切换时间过小,谐振电流 Ir如果很小,开关管两段电容放电可能在死区时间内无法达到零。导致 ZVS 失败。体现在开关管上 Vgs当出现上升沿时,Vds 两端电压尚未达到零,零电压开启失败。 谐振槽电流非常小时,死区时间太大太小 ZVS。虽然通过实验选择合适的死区时间可以解决这个问题,但事实上,这种现象的根本原因是谐振槽电流太小。最好的解决方案是通过减少励磁电感来增加开关切换时的谐振电流。

为满足ZVS满足死区时间Td≥16×Ceq(开关管寄生电容)×Fs(开关频率)×Lm(励磁电感值) (死区公式参考张卫平老师LLc谐振变换器设计)

标签: llc谐振电容用x电容

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