阐发LLC谐振半桥变更器及生效形式-KIA MOS管

在功率变更市场中，特别对通讯/办事器电源操纵，不时进步功率密度和寻求更高效力已成为具挑衅性的议题。对功率密度的进步，遍及体例便是进步开关频次，以便降落无源器件的尺寸。

零电压开关(ZVS)拓扑因具备极低的开关耗损、较低的器件应力而许可接纳高开关频次和较小的形状，从而愈来愈遭到喜爱。这些谐振变更器以正弦体例对能量停止处置，开关器件可完成软开闭，是以能够大大地降落开关耗损和噪声。

在这些拓扑中，相移ZVS全桥拓扑在中、高功率操纵中取得了普遍接纳，由于借助功率MOSFET的等效输入电容和变压器的漏感能够使一切的开关任务在ZVS状态下，无需额定附加赞助开关。

但是，ZVS规模很是窄，续流电流耗损很高的轮回能量。迩来，呈现了对相移全桥拓扑中功率MOSFET生效题目的会商。这类生效的首要缘由是：在低反向电压下，MOSFET体二极管的反向规复较慢。

别的一生效缘由是：空载或轻载环境下，呈现Cdv/dt纵贯。在LLC谐振变更器中的一个潜伏生效形式与由于体二极管反向规复特征较差引发的纵贯电流相干。即便功率MOSFET的电压和电流处于宁静任务地区，反向规复dv/dt和击穿dv/dt也会在如启动、过载和输入短路的环境下发生。

LLC谐振半桥变更器

LLC谐振变更器与传统谐振变更器比拟有如下上风：

宽输入调理规模，窄开关频次规模

即便空载环境下，能够保障ZVS

操纵一切的寄生元件，来取得ZVS

LLC谐振变更器能够冲破传统谐振变更器的范围。恰是由于这些缘由，LLC谐振变更器被普遍操纵在电源供电市场。LLC谐振半桥变更器拓扑如图1所示，其典范波形如图2所示。

图1中，谐振电路包含电容Cr和两个与之串连的电感Lr和Lm。作为电感之一，电感Lm表现变压器的励磁电感，并且与谐振电感Lr协调振电容Cr配合构成一个谐振点。重载环境下，Lm会在反射负载RLOAD的感化下视为完整短路，轻载环境下仍然坚持与谐振电感Lr串连。

是以，谐振频次由负载环境决议。Lr和Cr决议谐振频次fr1，Cr和两个电感Lr、Lm决议第二谐振频次fr2，跟着负载的增添，谐振频次随之增添。谐振频次在由变压器协调振电容Cr决议的大值和小值之间变化，如公式1、2所示。

LLC谐振变更器的生效形式

启动生效形式

图3和图4给出了启动时功率MOSFET前五个开关波形。 在变更器启动起头前，谐振电容和输入电容恰好完整放电。与一般任务状态比拟，在启动进程中，这些空电容会使低端开关Q2的体二极管深度导通。

是以流经开关 Q2体二极管的反向规复电流很是高，致使当高端开关 Q1导通时充足引发纵贯题目。启动状态下，在体二极管 反向规复时，很是能够发生功率MOSFET的潜伏生效。 图5给出了LLC谐振半桥变更器启动时的简化波形。

图6给出了能够呈现潜伏器件生效的任务形式。在t0~t1时 段，谐振电感电流Ir变为正。由于MOSFET Q1处于导通 状态，谐振电感电流流过MOSFET Q1 沟道。当Ir起头上 升时，次级二极管D1导通。

是以，式3给出了谐振电感 电流Ir的回升斜率。由于启动时vc(t)和vo(t)为零，一切的 输入电压都施加到谐振电感Lr的两头。这使得谐振电流剧增。

在t1~ t 2时段，MOSFET Q1门极驱动旌旗灯号关断，谐振电感 电流起头流经MOSFET Q2的体二极管，为MOSFET Q2发生 ZVS前提。这类形式下应当给MOSFET Q2施门极旌旗灯号。

由于谐振电流的剧增，MOSFET Q2体二极管中的电流比正 常任务状态下大良多。致使了MOSFET Q2的P-N结上存储 更多电荷。

在t2~t3时段，MOSFET Q2施加门极旌旗灯号，在t0~t1时段 剧增的谐振电流流经MOSFET Q2沟道。由于二极管D1 仍然导通，该时段内谐振电感的电压为：

该电压使得谐振电流ir(t)降落。但是，

很小，并缺乏以在这个时候段 内使电流反向。在t3时辰，MOSFET Q2电流仍然从源 极流向漏极。别的，MOSFET Q2的体二极管不会规复，由于漏源极之间不反向电压。

下式给出了谐振 电感电流Ir的回升斜率：

在t3~t4时段，谐振电感电流经MOSFET Q2体二极管续 流。虽然电流不大，但仍然给MOSFET Q2的P-N结增添 贮存电荷。

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