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基于输入电压调节于LLC-SRC效率最佳化设计考量

作者:时间:2012-05-28来源:网络收藏

  需要较高的操作频率以维持轻载输出电压的稳定

  由图7与图8可知,当转换器工作在fs《f0状态下,负载变化时,操作频率变化围较窄。可是因其关断电流(turn off current)受激磁电感(Lm)加入谐振的关S,在负载变化时都会维持在一定值。

  比较图7与图9,两种操作模式下,在fs《f0状态时,二次侧输出涟波电流较大。因此较不适用于大电流输出之应用。

  比较图9与图10,当负载变化时切换频率变化围较大。负载越轻操作频率越高以稳定输出。但过高的操作频率会使得切换损失增加而影响轻载的转换。另外我们可以发现在此操作模式下,一次侧切换晶体的关断电流并不会受到激磁电感(Lm)的影响。亦即在此模式下,激磁电感并没有参与谐振。也因为这个特性,我们可以很容易的化满载

  比较图9与图11,两者皆操作于fs》f0区间,在图11中,一次侧切换晶体(MosFET)的关断电流(turn off current)已明显减少。

  一次侧切换晶体(MosFET)的关断电流(turn off current)已明显减少

一次侧切换晶体(MosFET)的关断电流(turn off current)已明显减少

  一次侧切换晶体(MosFET)的关断电流(turn off current)已明显减少
系统搭配

  综合以上论述,当我们要使用串联谐振转换器应用在大电流输出时,应该考虑将其操作于fs》f0模式中。如此可以得到化的满载(不考虑同步整流)。但是相对而言,如何提高轻载及半载效率以及维持空载输出的稳定就变得极为重要了。由图六我们可以得知,当负载低于20%时的增益曲线已经相当平缓,表示我们可能无法藉由提高工作频率的方式来调整线路之增益。但是这个问题我们可以藉由突n模式(Burst Mode)来克服。如图12:

  这个问题我们可以藉由突n模式(Burst Mode)来克服

  在系统应用中,通常前级会搭配升压型的功因修正线路(Boost PFC)。试想当交流市电在低压(115VAC)满载时,升压线路会将串联谐振转换器()之(Vin)提升至约390VDC,因此我们可以针对此电压化串联谐振网路之满载效率。但是随着输出负载降低,半桥谐振网路的切换频率会逐渐提高以稳定输出电压,因此在20%及50%负载时效率也会随之下降。

  此时我们必须透过一种降压技术,将升压型功因修正(PFC)线路之输出电压调降,来补偿升压级PFC的功率损耗。此降压功能必须同时在低电压(Low Line input)输入以及非满载条件下才会成立。虽然降压方式是为平衡升压型功因修正(Boost PFC)线路之功率损耗,但对于操作在fs》f0模式的串联谐振转换器而言,刚好也可以使其谐振网路(Resonant network)最佳化并改善了切换频率提高的问题。

  由于串联谐振网路的直流电压增益(Gain):

  因此在输入电压(Vin)固定的条件下,必须藉由调整切换频率(fs)的方式调整线路增益以达到稳定输出电压的目的。反之,当输入电压(Vin)变化时,操作频率(fs)将会被固定。这种方式反而是比较适合用在fs》f0的串联谐振控制模式中。以上例说明

  必须藉由调整切换频率(fs)的方式调整线路增益以达到稳定输出电压的目的



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