半桥llc谐振变换器,llc谐振电路原理-KIA MOS管

半桥llc谐振电路

LLC半(ban)(ban)桥(qiao)谐振电(dian)(dian)路的开关动作(zuo)(zuo)和半(ban)(ban)桥(qiao)电(dian)(dian)路无(wu)异，但(dan)是(shi)由于谐振腔的加(jia)入(ru)，LLC半(ban)(ban)桥(qiao)谐振电(dian)(dian)路中的上下MOSFET工作(zuo)(zuo)情况大(da)不一样，它能实(shi)现MOSFET零电(dian)(dian)压开通(tong)。

LLC半桥(qiao)谐(xie)振(zhen)电(dian)(dian)路中(zhong)，根据这个谐(xie)振(zhen)电(dian)(dian)容(rong)的(de)不同联结(jie)方式，典型LLC谐(xie)振(zhen)电(dian)(dian)路有两种连接方式，如下图(tu)所示(shi)。

不(bu)同之处在(zai)于LLC谐振(zhen)腔的(de)连(lian)接，左图(tu)(tu)采(cai)(cai)用单谐振(zhen)电容(rong)(rong)（Cr），其(qi)输入电流(liu)(liu)纹(wen)波(bo)和(he)电流(liu)(liu)有效值(zhi)较高，但布线简单，成本(ben)相对较低(di)(di)；右图(tu)(tu)采(cai)(cai)用分(fen)体(ti)谐振(zhen)电容(rong)(rong)（C1，C2），其(qi)输入电流(liu)(liu)纹(wen)波(bo)和(he)电流(liu)(liu)有效值(zhi)较低(di)(di)，C1和(he)C2上分(fen)别只流(liu)(liu)过一半(ban)的(de)有效值(zhi)电流(liu)(liu)，且电容(rong)(rong)量仅(jin)为左图(tu)(tu)单谐振(zhen)电容(rong)(rong)的(de)一半(ban)。

半桥llc谐振电路原理

半桥LLC谐(xie)(xie)(xie)振(zhen)电(dian)路(lu)是通过谐(xie)(xie)(xie)振(zhen)腔(qiang)的(de)(de)(de)电(dian)磁能量转(zhuan)换和MOS管的(de)(de)(de)开(kai)(kai)关(guan)(guan)时序配合，实现零电(dian)压开(kai)(kai)关(guan)(guan)（ZVS）的(de)(de)(de)高(gao)效(xiao)能量转(zhuan)换。其核心(xin)在于利用Lr、Cr、Lm构成的(de)(de)(de)谐(xie)(xie)(xie)振(zhen)网络，在开(kai)(kai)关(guan)(guan)管导通/关(guan)(guan)断过程中(zhong)形(xing)成电(dian)压/电(dian)流(liu)的(de)(de)(de)谐(xie)(xie)(xie)振(zhen)波形(xing)，从(cong)而(er)降低开(kai)(kai)关(guan)(guan)损耗(hao)。

电路拓扑结构

半桥网络：由两个(ge)MOS管（Q1、Q2）组成，交替(ti)导通。

谐振(zhen)网(wang)络：包括谐振(zhen)电感(gan)Lr、谐振(zhen)电容Cr、励磁电感(gan)Lm（通常为变压器漏(lou)感(gan)与励磁电感(gan)组合）。

副边整流(liu)：通过(guo)变压器耦合(he)至副边，由整流(liu)二极管（D1、D2）和输出(chu)(chu)电容Cout完(wan)成能量(liang)输出(chu)(chu)。

工作原理与流程

Q1导通阶段：

电(dian)流路径(jing)：Vin→Q1→Lr→Cr→Lm→变压器原边→Q1。

副边通过D1向负(fu)载供电，Lm储(chu)存磁能，Lr和Cr发(fa)生谐振。

死区时间（Q1/Q2均关断）：

励磁电(dian)流(liu)通(tong)过MOS管(guan)寄生电(dian)容充放(fang)电(dian)，将Q2两端电(dian)压降(jiang)至零，为ZVS导通(tong)创造条(tiao)件。

Q2导通阶段：

电(dian)流(liu)路径(jing)：Lm→Cr→Lr→Q2→Vin负极。

副边通(tong)过(guo)D2供电，Lm释放(fang)储存的磁能，谐(xie)振网络反(fan)向工作(zuo)。

再次死区时间：

类似(si)阶段2，为Q1的ZVS导通做(zuo)准备，完成一个工作周(zhou)期。

实现ZVS的关键机制

谐(xie)(xie)振频(pin)率匹配：当(dang)开关频(pin)率接近(jin)谐(xie)(xie)振频(pin)率fr=1/（2π√LrCr）时，谐(xie)(xie)振腔呈现感性阻抗，MOS管寄生电(dian)容在导通(tong)(tong)前通(tong)(tong)过谐(xie)(xie)振电(dian)流(liu)放电(dian)至零电(dian)压，实(shi)现ZVS。

励磁电感作(zuo)用：Lm在死区时间维持(chi)电流，确保寄(ji)生电容充放电过程的能量(liang)供(gong)给。

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