本来想在评论区下出续集的但是又怕各位亲们不方便查看。所以以后会以发文章的形式陆陆续续更新完。感谢大家的关注与支持~
前文讲解了LLC拓扑部分的电路特性,接下来我们讲讲LLC拓扑的工作原理。通常LLC拓扑的工作状态被人为地分成六个时序段,理解了这六大时序才算真正理解的LLC拓扑的工作原理。以下六步骤来源于ST的技术手册,后续我会将参考的技术文献均共享给大家。
开关频率fsw等于或大于f1=1/(2pi*√ ̄Lr*Cr)时,下图为第一阶段LLC拓扑工作状态时序图,暂名为时序图1:
时序图1
在谐振网络的作用下,初级侧电流方向为左负右正,电流经过Cr,Ls及功率管Q2形成回路,此时初级侧主电感(激磁电感)处于短路状态,不参与谐振。次级侧感应的电压方向为上正下负,D2导通,初级侧能量经变压器传送至次级侧负载。
当谐振频率f1=开关频率时,LLC拓扑进入第二个时序状态,下图为时序图2:
时序图2
此时功率管Q1,Q2均截至,次级D1,D2也处于截止状态。由于次级侧无电流,D2属于自然关断。初级侧谐振电流用于给Q1,Q2的体电容充电。次级侧负载通过滤波电容提供能量。
在第二阶段初级侧谐振电流给上管Q1的体电容充电,当体电容电压大于体二极管的导通电压时,体二极管导通,谐振电流经体二极管流向输入端,此时开通Q1可以实现ZVS。
接下来即进入第三阶段,下图为时序图3:
时序图3
谐振电流经Ls,Cr,Q1流入输入端,次级侧产生的感应电压为上正下负,经D1传送至输出端。
第四阶段,打开功率MOS Q1,由于体二极管电流导通,此时功率MOS的开通没有电压损耗即实现了零电压开通。电源电压经Q1,Cr,Ls形成回路。变压器次级电压为上正下负,整流二极管D1导通,能量由初级经次级传输至负载端。下图为时序图4:
时序图4
第五阶段,此时功率MOS关断,电源电压经体电容及Cr,Ls,Lp形成回路,同时给Q2的体电容充电,为Q2的零电压开通做准备,负载由输出滤波电容供电。下图为时序图5:
时序图5
第六阶段,当Q2的体二极管电压大于体二极管导通电压,二极管导通,此时功率MOS实现零电压开通,变压器次级感应电压为上正下负,D2导通,如此周期性循环工作形成LLC拓扑的工作流程(开关频率等于或大于谐振频率f1),下图为时序图6:
时序图6
当LLC谐振拓扑其开关频率大于或等于谐振频率时(fsw≥f1=1/(2pi*√ ̄Lr*Cr)),初级功率MOS可以实现ZVS(零电压开通),次级整流二极管可以实现ZCS(零电流关断),且初级主电感(激磁电感)不参与谐振。当开关频率小于谐振频率f1,大于谐振频率f2时,LLC拓扑如何工作呢?
待续.......
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