半橋llc諧振變換器,llc諧振電路原理-KIA MOS管

半橋llc諧振電路

LLC半橋諧振電路的開關(guān)動(dòng)作和半橋電路無(wú)異，但是由于諧振腔的加入，LLC半橋諧振電路中的上下MOSFET工作情況大不一樣，它能實(shí)現(xiàn)MOSFET零電壓開通。

LLC半橋諧振電路中，根據(jù)這個(gè)諧振電容的不同聯(lián)結(jié)方式，典型LLC諧振電路有兩種連接方式，如下圖所示。

不同之處在于LLC諧振腔的連接，左圖采用單諧振電容（Cr），其輸入電流紋波和電流有效值較高，但布線簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低；右圖采用分體諧振電容（C1，C2），其輸入電流紋波和電流有效值較低，C1和C2上分別只流過一半的有效值電流，且電容量?jī)H為左圖單諧振電容的一半。

半橋llc諧振電路原理

半橋LLC諧振電路是通過諧振腔的電磁能量轉(zhuǎn)換和MOS管的開關(guān)時(shí)序配合，實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)（ZVS）的高效能量轉(zhuǎn)換。其核心在于利用Lr、Cr、Lm構(gòu)成的諧振網(wǎng)絡(luò)，在開關(guān)管導(dǎo)通/關(guān)斷過程中形成電壓/電流的諧振波形，從而降低開關(guān)損耗。

電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

半橋網(wǎng)絡(luò)：由兩個(gè)MOS管（Q1、Q2）組成，交替導(dǎo)通。

諧振網(wǎng)絡(luò)：包括諧振電感Lr、諧振電容Cr、勵(lì)磁電感Lm（通常為變壓器漏感與勵(lì)磁電感組合）。

副邊整流：通過變壓器耦合至副邊，由整流二極管（D1、D2）和輸出電容Cout完成能量輸出。

工作原理與流程

Q1導(dǎo)通階段：

電流路徑：Vin→Q1→Lr→Cr→Lm→變壓器原邊→Q1。

副邊通過D1向負(fù)載供電，Lm儲(chǔ)存磁能，Lr和Cr發(fā)生諧振。

死區(qū)時(shí)間（Q1/Q2均關(guān)斷）：

勵(lì)磁電流通過MOS管寄生電容充放電，將Q2兩端電壓降至零，為ZVS導(dǎo)通創(chuàng)造條件。

Q2導(dǎo)通階段：

電流路徑：Lm→Cr→Lr→Q2→Vin負(fù)極。

副邊通過D2供電，Lm釋放儲(chǔ)存的磁能，諧振網(wǎng)絡(luò)反向工作。

再次死區(qū)時(shí)間：

類似階段2，為Q1的ZVS導(dǎo)通做準(zhǔn)備，完成一個(gè)工作周期。

實(shí)現(xiàn)ZVS的關(guān)鍵機(jī)制

諧振頻率匹配：當(dāng)開關(guān)頻率接近諧振頻率fr=1/（2π√LrCr）時(shí)，諧振腔呈現(xiàn)感性阻抗，MOS管寄生電容在導(dǎo)通前通過諧振電流放電至零電壓，實(shí)現(xiàn)ZVS。

勵(lì)磁電感作用：Lm在死區(qū)時(shí)間維持電流，確保寄生電容充放電過程的能量供給。

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