LLC 諧振轉換器在輕載條件下增益失真的考慮事項

圖5 LLC諧振轉換器的理想與實際的電壓轉換比與工作頻率和負載變化的關系

解決LLC諧振轉換器的增益失真問題
導致增益失真的雜散電容主要是高頻變壓器上分布的雜散電容，尤其是初級端繞組，故除非去掉繞組，否則是不可能避免增益失真的。高頻變壓器中的雜散電容通常隨每個繞組層之間的距離減小，以及/或繞組層數(shù)的增加而增加。減小雜散電容的簡單方法是加長初級端繞組層之間的距離，增加每層間的隔離帶，并減小繞組層數(shù)。不幸的是，這些方法都不能完全消除寄生電容。因此，需要一種簡單易行的方法來規(guī)避它而非消除它。

避免增益失真的方法如下。

1間歇模式工作
在由脈寬調制控制的傳統(tǒng)轉換器中，當空載條件下由于光電耦合器內置晶體管的飽和電壓致使控制器在某個范圍內無法調節(jié)輸出電壓時，間歇模式功能是大家熟知的輸出電壓調節(jié)方法之一。這種功能歷來不僅用于提高輕載效率，還能避免輸出電壓不受控的情況發(fā)生。LLC諧振轉換器也可以采用突發(fā)脈沖功能。圖6所示為采用了飛兆半導體專為諧振轉換器而設計的FSFR系列功率開關的典型LLC諧振轉換器及其突發(fā)工作模式的波形。最大和最小工作頻率很容易通過電阻Rmax和Rmin來設置。當工作頻率增加到由Rmax設置的最大頻率時，‘CON’引腳上的電壓降低到突發(fā)模式激活閾值，控制器進入間歇工作模式。因此，最大頻率應設置在寄生電容和漏電感造成的增益增加的開始頻率前面。這樣，若負載變輕，工作頻率增加至最大頻率，控制器就能夠在突發(fā)工作模式下調節(jié)輸出電壓，從而不產生任何增益失真。

圖6 采用FSFR系列功率開關的典型LLC諧振轉換器及其突發(fā)模式工作波形

2 增大M 因子
表1所示為在相同輸入/輸出電壓和電流電氣參數(shù)條件下，采用4和10的m因子設計的LLC參數(shù)實例。從表1可看到，m＝4時的諧振電感Lr比m＝10的高。如上所述，產生增益失真的諧振頻率ωs由Lr和Cs形成。如果Lr或Cs減小，會推動ωs向更高頻率移動。因此，在空載條件下，可以防止LLC轉換器的輸出電壓增加。

3增加虛擬電阻
消除增益失真最好、最簡單的方法就是增加一個虛擬電阻(dummy resistor)。如上所述，增益失真在輕載或空載條件下發(fā)生。增加一個虛擬電阻之后，LLC諧振轉換器所需的最大工作頻率將被置于增益失真開始頻率的前面。不過，這種方法不適用于待機功耗特別重要的應用，因為虛擬電阻會產生額外的功耗。該方法通常用于帶有輔助電源和LLC諧振轉換器的LCD TV電源。

LLC諧振轉換器因具有最佳設計流程等眾多出色的優(yōu)勢而廣受關注。然而，由寄生電容和漏電感產生的增益失真卻鮮為人知。許多工程師，在碰到空載條件下輸出電壓增加這種失控情況時，就變得束手無策。而本文介紹的解決方案能夠防止增益失真，即使在空載條件下也能夠控制輸出電壓。