【導(dǎo)讀】本文詳細(xì)講述了半橋LLC諧振型DC-DC變換器的三種不同的運(yùn)行模式，并且詳細(xì)分析了fm<fs<fr開關(guān)頻率的運(yùn)行模式，針對(duì)四個(gè)工作階段進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。下面就跟小編一起去了解半橋諧振DC-DC變換器開關(guān)頻率的運(yùn)行模式。
半橋LLC諧振型的DC-DC變換器在日常運(yùn)行中擁有三個(gè)不同的運(yùn)行模式，也因此能夠適應(yīng)多種環(huán)境下的應(yīng)用需求。由于此前我們?cè)?jīng)專項(xiàng)分析過(guò)fs=fr運(yùn)行模式的工作過(guò)程和運(yùn)行特點(diǎn)，因此今天本文將會(huì)重點(diǎn)針對(duì)fm<fs<fr運(yùn)行模式進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，幫助工程師了解其工作運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行特點(diǎn)。
fm<fs<fr開關(guān)頻率運(yùn)行簡(jiǎn)析
下面分析LLC諧振DC-DC變換器開關(guān)頻率fm<fs<fr的工作原理，這是LLC最常用的工作區(qū)域，此時(shí)原邊開關(guān)管實(shí)現(xiàn)零電壓開通，副邊整流二極管實(shí)現(xiàn)零電流關(guān)斷，該工作區(qū)稱為Boost區(qū)，電路工作在過(guò)諧振狀態(tài)下的主要波形圖如圖1所示。圖2顯示的是fm<fs<fr的開關(guān)控制時(shí)序表，下圖中圖3顯示各個(gè)階段的主要工作波形和等效電路圖。
圖1fm<fs<fr時(shí)主要工作波形圖
圖2fm<fs<fr開關(guān)控制時(shí)序表
圖3fm<fs<fr時(shí)各階段的等效電路
工作階段1：t0-t1
在這一工作階段中，半橋LLC諧振轉(zhuǎn)換器的MOS管Q1和整流管D1是導(dǎo)通的，諧振電流ir則按正弦形式增加。激磁電感電流如按線性上升，兩者之差通過(guò)副邊整流后傳輸至負(fù)載端。變壓器原邊電壓被副邊箝位于nV0，此階段內(nèi)只有Lr和Cr參與諧振，Lm不參與諧振。
工作階段2：t1-t2
在這一工作階段中，半橋LLC諧振轉(zhuǎn)換器在t1時(shí)刻諧振電流ir等于激磁電流im，此后，激磁電感Lm開始參與與Lr、Cr諧振，因?yàn)橹C振電流等于激磁電流，變壓器原副邊斷開，整流管Dl關(guān)斷（D2亦截止）。
工作階段3：t2-t3
在這一工作階段中，半橋LLC諧振轉(zhuǎn)換器的激磁電流im將其存儲(chǔ)的能量轉(zhuǎn)移到諧振電容Cr，在這種模式下，實(shí)現(xiàn)升壓（Boost）作用，此時(shí)直流電壓增益大于1。副邊整流二極管Dl零電流關(guān)斷，變壓器原副邊脫開，諧振網(wǎng)絡(luò)不向負(fù)載端傳遞能量。此時(shí)的Lm兩端電壓不再受箝位限制，Lm和Lr、Cr將一起參與諧振.在此階段內(nèi)為下一階段的Q2的ZVS創(chuàng)造了條件。
工作階段4：t3-t4
在這一工作階段中，半橋LLC諧振轉(zhuǎn)換器在t3時(shí)刻以后Q1關(guān)斷，諧振電流ir流過(guò)MOS管Q2的體二極管，因此在t3時(shí)刻，MOS管Q2實(shí)現(xiàn)了零電壓開通。t4時(shí)刻以后，電路工作在下半個(gè)周期，其工作情況與上述四個(gè)個(gè)階段完全對(duì)稱，這里也不再重述。
通過(guò)對(duì)半橋LLC諧振DC-DC變換器的fm<fs<fr開關(guān)頻率運(yùn)行工作狀態(tài)分析，我們可以看到，當(dāng)開關(guān)頻率fs小于fr的條件下，LLC原邊開關(guān)管工作在ZVS狀態(tài)，而副邊整流二極管工作在ZCS狀態(tài)，從而電路中的所有功率半導(dǎo)體器件都實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)：對(duì)于原邊開關(guān)管來(lái)說(shuō)減小了開關(guān)損耗。對(duì)于副邊整流二極管來(lái)說(shuō)減小了反向恢復(fù)帶來(lái)的損耗，此時(shí)的整流二極管不存在電壓尖峰，可以采用耐壓值更低的二極管（導(dǎo)通壓降也會(huì)更低，成本降低，導(dǎo)通損耗就會(huì)更?。?。
相關(guān)閱讀：
諧振型DC-DC變換器實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS 條件，要達(dá)到什么條件？
對(duì)比分析：DC-DC變換器的硬開關(guān)MOS和IGBT損耗對(duì)比
經(jīng)典集萃：淺析LLC半橋諧振型DC-DC變換器
