摘要:高頻化、小型化、輕量化、高效率、高功率密度成為開關電源的發展趨勢,基于諧振電路的軟開關技術又重新被人們重視起來。由于LLC電路在具有效率高、EMI噪聲低、功率密度高、開關應力小等方面的優勢,加上LLC芯片的不斷更新和豐富,基于LLC拓撲結構的應用越來越廣泛。
1990年Rudy Severns就提出了LLC電路概念。隨著分布式電源系統的出現,越來越多的人員重新開始研究LLC電路。2003年楊波的博士論文《Topology Investigation for Front End DC/DC Power Conversion for Distributed Power System》對SRC、PRC、LCC、LLC幾種諧振電路拓撲進行了分析,發現LLC電路中的勵磁電感和漏感可以設計好集成在一個變壓器中,并發現了Region2的獨特價值。
如圖所示是半橋LLC的拓撲結構,諧振腔由2個電感L和一個電容C組成,因而得名“LLC”。需要注意的是,圖中的變壓器是理想變壓器,只起到匝比轉換電壓的作用。勵磁電感Lm是變壓器的原邊線圈電感,在空載時參與諧振,由諧振頻率fr2的表達式來體現;在帶載時Lm兩端電壓被鉗位,不參與諧振,由諧振頻率fr1的表達式來體現。
在開關電源框架中,LLC電路屬于DC/DC功率轉換部分,LLC的輸入電壓一般是PFC母線電壓。
LLC電路的工作頻率一般在諧振頻率附近,含有高次諧波的方波信號經過諧振網絡后一般被濾掉,所以通常采用基波分析法(First-Harmonic Approximation, FHA)來分析諧振電路,將非線性離散電路簡化成等效線性電路進行分析。
由于LLC拓撲的獨特優勢,越來越多的LLC控制芯片相繼推出,如L6599、UCC25600、ICE2HS01G、FAN7688、NCP1396。以FAN7688規格書為例了解常見的LLC控制IC功能。
關于LLC電路的基本介紹和工作波形分析,參考一段英文解讀和廖鴻飛老師的講解。
張衛平老師2020最新版的《開關變換器的建模與控制》書中提到了LLC的小信號分析和設計,視頻對此有詳細解讀,可供參考學習。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:LLC電路簡介和應用
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