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LLC轉(zhuǎn)換器中一次側(cè)開關(guān)器件反向恢復(fù)特性的重要性:LLC轉(zhuǎn)換器的基本工作

王偉 ? 來源:sjjs001 ? 作者:sjjs001 ? 2023-02-13 09:30 ? 次閱讀

本文的關(guān)鍵要點

?通常,LLC轉(zhuǎn)換器在增益大于1且MOSFET導(dǎo)通執(zhí)行ZVS工作的區(qū)域(2)中運行。

?區(qū)域(2)中的LLC轉(zhuǎn)換器的電路工作分為10種模式。

接續(xù)上一篇文章“LLC轉(zhuǎn)換器的工作特性”之后,在本文中我們將介紹下面的第3項:“LLC轉(zhuǎn)換器的基本工作”。

LLC轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu)

LLC轉(zhuǎn)換器的工作特點

LLC轉(zhuǎn)換器的基本工作

MOSFET的反向恢復(fù)特性對于LLC轉(zhuǎn)換器失諧的重要性

LLC轉(zhuǎn)換器的基本工作

在上一篇的圖2的區(qū)域(2)中,MOSFET導(dǎo)通時是ZVS工作,因此LLC轉(zhuǎn)換器通常在這個區(qū)域使用。圖3為區(qū)域(2)中的工作波形。Q1和Q2的漏極電流波形(ID_Q1、ID_Q2)表明在導(dǎo)通時是ZVS工作。

pYYBAGPbju2ACaehAAHtXKtAAfU691.png
圖3. 區(qū)域(2)中LLC轉(zhuǎn)換器的工作波形

如圖3的下部分所示,區(qū)域(2)中LLC轉(zhuǎn)換器的電路工作分為10種模式。每種模式的工作如下面的圖4-1~10所示。

poYBAGPbju-AQLolAACwwMqtDME725.png Mode(1)
Q1為導(dǎo)通(ON)狀態(tài),Q2為關(guān)斷(OFF)狀態(tài)。
負載電流和勵磁電流都流過一次側(cè)。
電流ID1經(jīng)由D1流過二次側(cè)。此時,Lr和Cr的諧振而流過正弦波狀的電流。
當(dāng)ID1變?yōu)?A時,進入下一個工作模式。
poYBAGPbjvCAOslQAACevbNF5jM077.png Mode(2)
繼Mode(1)之后,繼續(xù)保持Q1為導(dǎo)通(ON)狀態(tài),Q2為關(guān)斷(OFF)狀態(tài)。
當(dāng)流過D1的電流變?yōu)?A時,一次側(cè)的負載電流也變?yōu)?A,但勵磁電流仍在流動并且該勵磁電流會對Cr充電。
隨著該充電時間增加,充電電荷量會增多,輸出電壓會上升。
poYBAGPbjvKAHMhoAACjnDbSxVs955.png Mode(3)
Q1關(guān)斷(OFF)。
勵磁電流流過并開始對Q1的輸出電容Coss_Q1充電。
同時,Q2的輸出電容Coss_Q2開始放電。
pYYBAGPbjvOAYkcEAACVczZrocM903.png Mode(4)
Coss_Q1的充電和Coss_Q2的放電完成后,勵磁電流流經(jīng)Q2的體二極管
由于電流流過體二極管而使VDS_Q2幾乎變?yōu)?V,這使得MOSFET導(dǎo)通時的開關(guān)損耗也幾乎變?yōu)榱恪?/td>
pYYBAGPbjvWAfQxeAACotJOnZHE121.png Mode(5)
Q2導(dǎo)通(ON)。
由于勵磁電流在導(dǎo)通之前已經(jīng)流過體二極管,所以導(dǎo)通時是ZVS工作。
Cr由于被充電而發(fā)揮電源的作用,這會使一次側(cè)產(chǎn)生負載電流并經(jīng)由D2流過二次側(cè)。
勵磁電流的流向與負載電流相反,但由于變壓器的一次側(cè)被施加負電壓,因此勵磁電流會逐漸減小,最終其流向變得與負載電流的方向相同。
poYBAGPbjveAA_RGAACk_FpyNPE998.png Mode(6)
Q1為關(guān)斷(OFF)狀態(tài),Q2為導(dǎo)通(ON)狀態(tài)。
負載電流和勵磁電流都流過一次側(cè)。
電流ID2經(jīng)由D2流過二次側(cè)。此時,Lr和Cr的諧振而流過正弦波狀的電流。
當(dāng)ID2變?yōu)?A時,進入下一個工作模式。
poYBAGPbjvmAKkYJAACaUF9hdVg634.png Mode(7)
繼Mode(6)之后,繼續(xù)保持Q1關(guān)斷(OFF)、Q2導(dǎo)通(ON)狀態(tài)。
當(dāng)流過D2的電流變?yōu)?A時,一次側(cè)的負載電流也變?yōu)?A。此時,勵磁電流流過一次側(cè)并對Cr充電。
隨著該充電時間增加,充電電荷量會增多,輸出電壓會上升。
pYYBAGPbjvuAPJ0kAACeu6_HR-s757.png Mode(8)
Q2關(guān)斷(OFF)。
勵磁電流流過并開始對Q2的輸出電容Coss_Q2充電,同時,Q1的輸出電容Coss_Q1開始放電。
pYYBAGPbjvyAGU6BAACcJmurxWE491.png Mode(9)
Coss_Q2的充電和Coss_Q1的放電完成后,勵磁電流流經(jīng)Q1的體二極管。
由于電流流過體二極管而使VDS_Q1幾乎變?yōu)?V,這使得MOSFET導(dǎo)通時的開關(guān)損耗也幾乎變?yōu)榱恪?/td>
poYBAGPbjwGAFd23AACpHSGCb50866.png Mode(10)
Q1導(dǎo)通(ON)。
與Mode(5)一樣,由于勵磁電流在導(dǎo)通之前已經(jīng)流過體二極管,所以導(dǎo)通時是ZVS工作。
Cr由于被充電而發(fā)揮電源的作用,這會使一次側(cè)產(chǎn)生負載電流并經(jīng)由D1流過二次側(cè)。
勵磁電流的流向與負載電流相反,但由于變壓器的一次側(cè)被施加負電壓,因此勵磁電流會逐漸減小,最終其流向變得與負載電流的方向相同。

圖4-1~10:LLC轉(zhuǎn)換器的10種工作模式

審核編輯:湯梓紅

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