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半橋llc諧振變換器,llc諧振電路原理-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2025-05-16 

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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。

半橋llc諧振電路

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。

半橋llc諧振電路

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,且電容量僅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。

半橋llc諧振電路

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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