L6598脫線控制器用于諧振式變換器

圖9：隔離的LLC變換器

諧振電路：

任何諧振電路包括電容和電感，由于我們實(shí)際要用變壓器圖10給出一個(gè)實(shí)際使用的變壓器等效電路，它簡化地展示出各個(gè)寄生參數(shù)。寄生電感可以在二次繞組短路連接時(shí)從初級側(cè)測量出來。

圖10 變壓器等效電路

磁化電感是在變壓器二次側(cè)開始時(shí)從初級的測量值。寄生電容不予考慮。變壓器的簡化電路在目前的電路討論中是可以接受的。我們現(xiàn)在可以定義一些基本的諧振電路和它們在應(yīng)用中固有的效果。在圖11中，我們可以注意到網(wǎng)絡(luò)電路（從輸出終點(diǎn)處可看到）由半橋圖騰柱驅(qū)動(dòng)，電路由漏感Lresi、變壓器初級電感Lmag/Lload、和諧振電容Cres串連組成,我們把相串聯(lián)的漏感Lres1和磁化電感Lmag叫做Lres2

Cos位于輸出和地之間的等效電容視作驅(qū)動(dòng)終點(diǎn)（相對功率開關(guān)結(jié)電容和電路的分布電容）。讓我們開始引入基本的諧振概念， 涉及電路路徑網(wǎng)Cos+Lres+Cres。此處，Lres可以在Lres1和Lres2之間變化，其僅取決于負(fù)載值。假設(shè)Cres遠(yuǎn)大于Cos值時(shí)我們剛好能夠考慮串聯(lián)的Cos+Lres。這個(gè)基本的諧振涉及軟開關(guān)狀態(tài)的運(yùn)行。

圖11 LCL 諧振式變換電路

軟開關(guān)：

依然參照圖10。外部有源開關(guān)Qh在流過電感的電流達(dá)到0之前被關(guān)斷（有效導(dǎo)通時(shí)間小于半個(gè)周期）,電流被迫從輸出結(jié)點(diǎn)處流出，最初將Cos上的電荷放掉，然后跨過電壓閾值時(shí)的電壓會通過二極管DL。在很短的時(shí)間（=300ns）之后，當(dāng)QL的漏源電壓接近 0時(shí)，固有的柵驅(qū)動(dòng)器將被激活，并處在導(dǎo)通狀態(tài)。同樣的現(xiàn)象將在第二個(gè)半周期出現(xiàn)，關(guān)斷導(dǎo)通的QL會產(chǎn)生輸出槽路結(jié)點(diǎn)的交換，以使能量從Lres傳到電容Cos的核，結(jié)果使上面二極管DH激活。

圖12 軟開關(guān) 圖13 LLC諧振電路

傳輸?shù)纳仙睾拖陆笛乜梢员徽J(rèn)為是上面定義的基本諧振部分，在圖12中可以觀察到輸出結(jié)點(diǎn)處交換的正弦波形部分。用 這種方法工作可以是零電壓開關(guān)，改善了系統(tǒng)的噪聲干擾,因此，驚人的減小了開關(guān)損耗。為了工作在軟開關(guān)狀態(tài)，必須強(qiáng)制柵關(guān)斷在電流流入負(fù)載之前，令其達(dá)到零電壓或讓它的極性反轉(zhuǎn)，這可以很容易實(shí)現(xiàn)，需要很仔細(xì)，以便不使輸出結(jié)點(diǎn)斷開。

基本的諧振以及組成的軟開關(guān)工作才是諧振變換器的實(shí)質(zhì)，而沒有包含在能量調(diào)整中。

為調(diào)整率改變頻率。

由于軟開關(guān)條件可以保證，讓我們進(jìn)行諧振電路的描述，本電路允許用 改變開關(guān)頻率來控制輸出。諧振路徑是固有的電路。Lres+Lmag//Load+Cres（參見圖13），它的諧振系用改變頻率來調(diào)整輸出到負(fù)載的能量。負(fù)載電阻（并聯(lián)于磁化線圈電感）包括負(fù)載在二次側(cè)折算到初級的負(fù)載?，F(xiàn)在，我們必須考慮負(fù)載會有很大的變化（極限是短路和開路），另外，在實(shí)際的轉(zhuǎn)換器中（圖14），負(fù)載包括一個(gè)整流器部分和輸出濾波器。因此，即使在單周期極限，負(fù)載也有很大的變化。Lmag可以看作在二極管導(dǎo)通期間與一個(gè)很低的阻抗并聯(lián)，也可以看作在二極管關(guān)斷期間與很高的阻抗并聯(lián)（亦即在二極管陽極在降到低于輸出結(jié)點(diǎn) 的瞬時(shí)電壓）。

圖14 簡化的實(shí)際變換器

和以上論述相聯(lián)，我們可以看到電路處在多諧狀態(tài)的路徑，也即是圖15中描述的各個(gè)曲線，它可以監(jiān)測到作為頻率函數(shù)的導(dǎo) 納變化趨勢，此是為了對應(yīng)不同的阻抗負(fù)載。這里有兩種獨(dú)立的 諧振峰值。第一個(gè)峰在頻率低段時(shí)磁化電感是固有的（和Lext串連,如果只接一個(gè)）這是負(fù)載開路的情況。第二個(gè)諧振峰取決于串聯(lián)電感Lsense（在負(fù)載非常重或整流器正在導(dǎo)通的情況下）。兩種諧振均在能量傳輸?shù)截?fù)載及其控制上起作用。我們可以開始討論,假設(shè)磁化電感值Lmag太高，以至于它的電流對于我們感興趣的頻率范圍內(nèi)可以忽略不計(jì)。在這種假設(shè)下，很明顯，最大電流將出現(xiàn)在F02諧振峰上。在低于F02諧振峰以下的頻率時(shí)就不會諧振式工作。為了不失去零電壓開關(guān)，也因?yàn)槟芰總鬏數(shù)截?fù)載的時(shí)間不能太長，從而為此增加或降低頻率。在實(shí)際中，對于實(shí)際的變壓器，其磁化電感不能被忽略（它的電感值不會太高）。無論如何，可以控制它的值以便讓其工作在低于F02峰的開關(guān)頻率下。