【導(dǎo)讀】本文詳細(xì)講述了半橋LLC諧振型DC-DC變換器的三種不同的運(yùn)行模式，并且詳細(xì)分析了fm<fs<fr開關(guān)頻率的運(yùn)行模式，針對四個工作階段進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。下面就跟小編一起去了解半橋諧振DC-DC變換器開關(guān)頻率的運(yùn)行模式。
半橋LLC諧振型的DC-DC變換器在日常運(yùn)行中擁有三個不同的運(yùn)行模式，也因此能夠適應(yīng)多種環(huán)境下的應(yīng)用需求。由于此前我們曾經(jīng)專項分析過fs=fr運(yùn)行模式的工作過程和運(yùn)行特點(diǎn)，因此今天本文將會重點(diǎn)針對fm<fs<fr運(yùn)行模式進(jìn)行簡要分析，幫助工程師了解其工作運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行特點(diǎn)。
fm<fs<fr開關(guān)頻率運(yùn)行簡析
下面分析LLC諧振DC-DC變換器開關(guān)頻率fm<fs<fr的工作原理，這是LLC最常用的工作區(qū)域，此時原邊開關(guān)管實現(xiàn)零電壓開通，副邊整流二極管實現(xiàn)零電流關(guān)斷，該工作區(qū)稱為Boost區(qū)，電路工作在過諧振狀態(tài)下的主要波形圖如圖1所示。圖2顯示的是fm<fs<fr的開關(guān)控制時序表，下圖中圖3顯示各個階段的主要工作波形和等效電路圖。
圖1fm<fs<fr時主要工作波形圖
圖2fm<fs<fr開關(guān)控制時序表
圖3fm<fs<fr時各階段的等效電路
工作階段1：t0-t1
在這一工作階段中，半橋LLC諧振轉(zhuǎn)換器的MOS管Q1和整流管D1是導(dǎo)通的，諧振電流ir則按正弦形式增加。激磁電感電流如按線性上升，兩者之差通過副邊整流后傳輸至負(fù)載端。變壓器原邊電壓被副邊箝位于nV0，此階段內(nèi)只有Lr和Cr參與諧振，Lm不參與諧振。
工作階段2：t1-t2
在這一工作階段中，半橋LLC諧振轉(zhuǎn)換器在t1時刻諧振電流ir等于激磁電流im，此后，激磁電感Lm開始參與與Lr、Cr諧振，因為諧振電流等于激磁電流，變壓器原副邊斷開，整流管Dl關(guān)斷（D2亦截止）。
工作階段3：t2-t3
在這一工作階段中，半橋LLC諧振轉(zhuǎn)換器的激磁電流im將其存儲的能量轉(zhuǎn)移到諧振電容Cr，在這種模式下，實現(xiàn)升壓（Boost）作用，此時直流電壓增益大于1。副邊整流二極管Dl零電流關(guān)斷，變壓器原副邊脫開，諧振網(wǎng)絡(luò)不向負(fù)載端傳遞能量。此時的Lm兩端電壓不再受箝位限制，Lm和Lr、Cr將一起參與諧振.在此階段內(nèi)為下一階段的Q2的ZVS創(chuàng)造了條件。
工作階段4：t3-t4
在這一工作階段中，半橋LLC諧振轉(zhuǎn)換器在t3時刻以后Q1關(guān)斷，諧振電流ir流過MOS管Q2的體二極管，因此在t3時刻，MOS管Q2實現(xiàn)了零電壓開通。t4時刻以后，電路工作在下半個周期，其工作情況與上述四個個階段完全對稱，這里也不再重述。
通過對半橋LLC諧振DC-DC變換器的fm<fs<fr開關(guān)頻率運(yùn)行工作狀態(tài)分析，我們可以看到，當(dāng)開關(guān)頻率fs小于fr的條件下，LLC原邊開關(guān)管工作在ZVS狀態(tài)，而副邊整流二極管工作在ZCS狀態(tài)，從而電路中的所有功率半導(dǎo)體器件都實現(xiàn)了軟開關(guān)：對于原邊開關(guān)管來說減小了開關(guān)損耗。對于副邊整流二極管來說減小了反向恢復(fù)帶來的損耗，此時的整流二極管不存在電壓尖峰，可以采用耐壓值更低的二極管（導(dǎo)通壓降也會更低，成本降低，導(dǎo)通損耗就會更小）。
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