【技术文章】零基础掌握先进的PFC+LLC解决方案(LLC篇)

上一篇文章中(零基础掌握先进的PFC+LLC解决方案(PFC篇))大家已经全面了解了PFC的情况, 这一期我们来介绍它的好朋友LLC。而为什么把PFC和LLC称为好朋友呢?这要从LLC的特点和PFC的一个隐藏技能这两个方面慢慢道来。

LLC是通过谐振电感Lr、励磁电感Lm、谐振电容Cr谐振来进行功率变换的一种高效拓扑结构。因为能以这种非常简单的结构完成全部开关管的ZVS(零电压开通),从而实现超高的转换效率和极低的电磁噪声,LLC是一种非常受欢迎的拓扑。
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以基波分析法为基础,可以计算得到LLC的主要特性。如下图所示,LLC输入到输出的增益与开关频率有直接的关系,因此LLC控制也通常是通过反馈调节开关频率来实现的。
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当开关频率等于谐振频率的时候,LLC输入到输出的增益为1,电路工作在完全谐振状态,实现软开关和高效的变压器利用率。
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在开关频率高于谐振频率的“Region 1”,增益随开关频率升高而下降,因此LLC的开关频率是随负载下降而降低的。但是需要特别指出的是,在Q值比较小(负载比较轻)的时候,增益随频率的幅度是非常有限的,因此LLC也很难支持输出电压下降的轻载工作状态。

在开关频率低于谐振频率的“Region 2”,增益随开关频率升高而上升,因此LLC能够通过降低开关频率的方式提供一定的升压能力,但是也有非常大的局限性。一方面,开关频率下降导致励磁电流增加,越高的升压能力就意味着越大比例的励磁电流,这会造成极大的效率损失。另一方面,在Q值比较大(负载比较重)的情况下,LLC会进入“Region 3”,也就是容性模式,导致更加严重的硬开关问题。

因此,LLC的优势突出而弱点也非常明显。一方面LLC在输入输出比例相对固定的情况下可以完美的实现软开关以及高效率,另一方面LLC也很难支持输入电压或输出电压的宽范围变化。这样在市电输入范围是85Vac-265Vac的情况下,LLC是很难发挥出它的优势的。这时PFC刚好可以帮上大忙。

虽然PFC的主业是把AC输入电流整理好,但由于PFC电路通常是基于Boost结构的,它还能顺便把宽范围的输入电压提高到一个固定的值(通常是400V左右),这就刚好弥补了LLC的弱点。这就是为什么在很多场合下PFC和LLC是一对形影不离的好朋友。

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Hi andy,
您好,有些技術上疑問想請教,請問在1次側MOS關斷時,2次側的同步MOS是如何達到ZCS的