基于輸入電壓調(diào)節(jié)于LLC-SRC效率最佳化設計考量

　　比較圖10與圖13，當20％負載時Vin調(diào)降為355VDC，此時操作頻率由155KHz降為105KHz。且其一次側(cè)切換晶體（MosFET）關斷電流（turn off current）也由0.7A降到0.25A。

　　以相同的降壓方式若應用于操作在fs《f0模式的串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器，比較圖14與圖8，操作頻率由88kHz降到79kHz且其循環(huán)電流（circulating current）與切換晶體關斷電流（turn off current）都增加。因此在此操作模式中并不適用降壓方式來提高效率。

　　設計考量

　　在實際應用上，雖然我們可以降低升壓級功因修正電路之輸出電壓，以達到效率最佳化。但是還是必須考量保持時間（hold up time）的設定，因此最大電路直流增益（Gain）的選擇就變得較為重要。

　　當最大電路增益（Gain）選定時，整個電路運作必須操作在最大增益之右半邊（如圖15所示），也就是說諧振網(wǎng)路必須操作在電感性區(qū)間。此區(qū)間電流將落后電壓，主要切換晶體（MosFET）呈零電壓切換（ZVS）。若諧振網(wǎng)路進入電容性區(qū)間，電流將超前電壓，主要切換晶體并聯(lián)之反向二極體（body diode）也必須承受較大的逆向回退鶚?。艘栽?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/設計">設計上最小操作頻率必須限制在最大電路增益來防止轉(zhuǎn)換器進入電容性區(qū)間。

　實做驗證

　　在此設定一個輸出12V/20A之串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器，我們實際比較兩不同操作區(qū)間之效率曲線，如圖16。在fs《f0模式下之輕載效率表現(xiàn)較不理想。

　　比較兩種模式下，雖然圖17（a）操作頻率遠低于圖17（b），但其切換晶體的關斷電流（turn off current）與循環(huán)電流（circulating current）都較大。因此在輕載時效率表現(xiàn)較不理想。

　　比較兩種模式下負載與操作頻率的變化，如圖18，輕載時在fs》f0模式下，控制器已進入突n模式（burst mode）藉以穩(wěn)定輸出電壓。

　　利用上述之方式將負載固定在輕載條件下調(diào)整輸入電壓，在fs《f0模式下，當輸入電壓調(diào)降時切換頻率隨之下降。但效率并未獲得改善，如下表一。反之在fs》f0模式下，切換頻率一樣會隨輸入電壓降低而降低，且其效率表現(xiàn)可以獲得改善，如表二。但隨著輸入電壓的降低，切換頻率亦會落入fs《f0之操作區(qū)間而使得效率下降。這點在實際應用上須特別留意。

　　因此，在fs》f0模式下，我們可以藉由調(diào)整輸入電壓而達到效率最佳化。如圖18，相較于塬本的效率表現(xiàn)，在輕載狀況下效率約可提升1％。

　　由此實驗結果證明使用輸入電壓調(diào)節(jié)方式，不但可以提升在串連諧振轉(zhuǎn)換器的輕載及半載效率并可以將切換頻率控制在一定的圍內(nèi)。

　　結論

　　以桌上型電腦使用之300W電源供應器為例（ATX Power Supplier）。效率認證已越來越普遍。在追求高轉(zhuǎn)換效率的同時，傳統(tǒng)的線路架構已不敷使用。LLC半橋串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器架構進而漸漸被裼謾１疚乃提及之操作方式不僅可以降低升壓級功因校正（Boost PFC）的功率損耗并且可以最佳化串聯(lián)諧振網(wǎng)路以達到輕載（20％）及半載（50％）轉(zhuǎn)換效率提升的目的。