需求決定效率 半橋LLC轉換器的運行講解

2020-12-05 電子產品世界


半橋是一種電路結構,由兩個功率開關器件以圖騰柱的形式相連接而成,向外提供方波信號。LLC電源是諧振電源的簡稱,這種電源利用變壓器的漏感來為變壓器的感量增加諧振電容。在電路設計當中,半橋LLC轉換器的頻率是會有所變化的,其主要由負載條件的改變而產生不同的變化。本篇文章就將對半橋LLC的工作狀態進行講解。

本文引用地址:

http://www.eepw.com.cn/article/201612/327185.htm

在半橋LLC的分立諧振迴路中,能夠定義兩個諧振頻率,分別是串聯諧振頻率Fs和最小諧振頻率Fmin。其中:

對功率的需求,很大程度上在決定著LLC轉換電路所能產生的實際工作效率。功率需求較低時,工作頻率相當高,超出諧振點。相反,功率需求較高時,控制環路會降低開關頻率,使其中一個諧振頻率提供負載所需大小的電流。總的來看,LLC轉換器工作在5種不同的工作狀態,分別是:在Fs和Fmin之間、直接諧振在Fs、高於Fs、在Fs和Fmin之間-過載、低於Fmin。

從特徵上來說,還是能夠對集成、分立這兩種儲能方式進行區分的。如漏電感LLK來自於變壓器耦合,且LLK僅在變壓器初級和次級之間存在能量轉換時參與諧振。此外,一旦次級二級管在零電流開關(ZCS)條件下關閉,LLK就沒有能量。對於半橋LLC而言,次級二極體始終處於關閉狀態。諧振電感Ls和勵磁電感Lm不會像分立諧振迴路解決方案那樣一起參與諧振。

集成儲能電路解決方案也能夠定義兩種諧振頻率,Fs和Fmin。其中:

這種解決方案同樣存在5種工作狀態,分別是: 在Fs和Fmin之間、直接在諧振Fs、 高於Fs、在Fs和Fmin之間-過載、低於Fmin。

就如文章當中所說的,LLC轉換電路能夠產生的工作效率,很大程度上取決於對功率的需求。這點是在對半橋LLC諧振電路的工作狀態進了分析之後得出的結論。希望大家通過這篇文章,能夠對半橋LLC轉換器有更加透徹的理解。

相關焦點

  • 提升開關電源效率和可靠性:半橋諧振LLC+CoolMOS開關管!
    提升開關電源效率和可靠性:半橋諧振LLC+CoolMOS開關管!CoolMOS 以其快恢復體二極體,低Qg 和Coss能夠完全滿足這些需求並大大提升電源系統的可靠性。 長期以來, 提升電源系統功率密度,效率以及系統的可靠性一直是研發人員面臨的重大課題。 提升電源的開關頻率是其中的方法之一, 但是頻率的提升會影響到功率器件的開關損耗,使得提升頻率對硬開關拓撲來說效果並不十分明顯,硬開關拓撲已經達到了它的設計瓶頸。
  • 半橋、全橋式三電平轉換器電路
    在半橋式轉換器電路中,兩個開關管所承受的電壓應力為Ui,由於此電路常用於高壓轉換器中,故為了降低電壓應力,可以採用二極體鉗位三電平逆變器電路,它有四個開關管如圖
  • 半橋諧振LLC+CoolMOS開關管電路解析
    CoolMOS 以其快恢復體二極體,低Qg 和Coss能夠完全滿足這些需求並大大提升電源系統的可靠性。長期以來, 提升電源系統功率密度,效率以及系統的可靠性一直是研發人員面臨的重大課題。 提升電源的開關頻率是其中的方法之一, 但是頻率的提升會影響到功率器件的開關損耗,使得提升頻率對硬開關拓撲來說效果並不十分明顯,硬開關拓撲已經達到了它的設計瓶頸。
  • 挑戰效率極限,百瓦快充帶動LLC架構快速普及
    由於對大功率輸出的追求,傳統小功率充電器採用的QR反激架構已不能滿足大功率高功率密度需求,而內置PD協議的同步降壓轉換器的普及,使得高效率的LLC架構逐漸引入充電器。一、什麼是LLC電源拓撲LLC架構屬於雙管半橋諧振,採用諧振電感、勵磁電感和諧振電容串聯,故名LLC。採用零電壓開關(ZVS)軟開關技術,具有工作頻率高、損耗小、效率高、體積小的優點,可提高充電器功率密度。其諧振操作可實現全負載範圍的軟開關,減小開關損耗。
  • LLC半橋諧振電路工作情況解析-電子發燒友網
    一個是Lr 和Cr的諧振點,另外一個諧振點由Lm, Cr以及負載條 件決定。負載加重,諧振頻率將會升高。這兩個諧振點的計算公式如下: 考慮到儘可能提高效率,設計電路時需把工作頻率設定在fr1附近。
  • LLC諧振轉換器中怎樣做才不會出現MOSFET故障
    圖1: LLC 諧振轉換器   LLC 諧振轉換器中的運行區域和模式   不同負載條件下LLC諧振轉換器的直流增益特性如圖2因此,轉換器應該避免在容性區域運行。對於 fs》fr1,諧振迴路的輸入阻抗是感性負載。如圖 3 (b) 所示,MOSFET在零電壓開關 (ZVS) 處導通。導通開關損耗被最小化,原因是存在米勒效應並且 MOSFET 輸入電容不會因為米勒效應而增大。此外,體二極體反向恢復電流是一小部分正弦波,並在開關電流為正時變為開關電流的一部分。
  • 研諾推出同類中阻抗最低的半橋MOSFET驅動器 用於多相DC-DC轉換器
    AAT4910支持電壓高達28V, 其半橋雙金屬氧化物半導體場效應管(MOSFET)驅動器可提供業界同類多相DC-DC轉換器中的最低阻抗。   本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/90333.htm  「現在的多相DC-DC轉換器和電機控制電路設計師,往往需要可支持更高電壓的低成本驅動器
  • LLC原理詳細講解,電源工程師必須要收藏!
    它的優點是:實現原邊兩個主MOS開關的零電壓開通(ZVS)和副邊整流二極體的零電流關斷(ZCS),通過軟開關技術,可以降低電源的開關損耗,提高功率變換器的效率和功率密度。如圖所示: 為了降低開關管的開關損耗,提高電源的效率,有零電壓開關(ZVS) 和零電流開關(ZCS)兩種軟開關辦法。
  • 半橋電路的運行原理及注意問題
    在PWM和電子鎮流器當中,半橋電路發揮著重要的作用。半橋電路由兩個功率開關器件組成,它們以圖騰柱的形式連接在一起,並進行輸出,提供方波信號。本篇文章將為大家介紹半橋電路的工作原理,以及半橋電路當中應該注意的一些問題,希望能夠幫助電源新手們更快的理解半橋電路。
  • 超能課堂(196):決定電源性能的雙管正激和LLC諧振拓撲是什麼?
    為此今天我們挑選了目前主流的雙管正激和LLC諧振拓撲來進行簡單的講解,希望能夠起到拋磚引玉的作用,讓大家熱烈討論的同時也能進一步充實自己的知識。首先我們要來說說,什麼是拓撲?對於「拓撲」這個詞語,我相信對於很多玩家在各種電源評測中都有見過,但具體是什麼意思可能就有些迷茫了。
  • GaN 將能源效率推升至新高度
    只要我們對計算密集型數據服務的需求不斷增加,那麼,在更小的空間內提供更多能量以儘可能高效地運行這些中心,就會是必然趨勢。本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202007/416546.htm而這種能源使用情況僅代表數據中心。其實,電信、工業自動化、汽車和許多其他系統也同樣需要提供高密度的電源系統。
  • 電源轉換器如何選用合適的Si/SiC/GaN功率開關組件?
    一、  前言電源轉換器所使用的功率開關組件一直以來都採用矽(Silicon: Si)半導體材料為主,但是隨著越來越多苛刻的應用與需求,矽半導體材料發展也趨近於材料本身的極限,使得矽功率開關組件已經無法完全符合需求,為了符合電源轉換器設計的需求,近年來寬帶隙材料諸如碳化矽
  • LLC串聯諧振電路設計要點及公式推導
    【LLC眾籌】最全張飛60小時半橋LLC諧振電源教程,活動最後6天!下邊就分析目前所使用的LLC諧振半橋電路。 工作電壓變化範圍是:最小工作電壓由PFC pre-regulator 持續能力決定(hold-up capability)during mains dips;最大工作電壓由OVP線路的門限值決定。
  • LLC拓撲中,為什麼選用體二極體恢復快的MOSFET?
    在電信設備電源、大型計算機/伺服器、電焊機、鋼材切割機等消費應用市場上,對功率密度的需求每年都在增長。要想提高功率密度,就必須減少元件數量,降低功率損耗,縮減散熱器和無源器件的尺寸。目前,硬開關半橋是這些應用的典型拓撲,而LLC諧振半橋則是新興的替代方案。
  • 三相交錯式LLC諧振轉換器設計
    LLC串聯諧振轉換器(SRC)自問世以來由於其特殊的性能表現,使其成為非常普遍的拓,特別是其效率和功率密度遠遠優於其它的DC-DC轉換器
  • 準諧振與諧振:兩種提高電源效率的技術
    首先,電源的效率不可能是 100% 的,部分能量在電源大負載工作時被浪費掉。 其次,當負載未被使用時,連接交流線的電源會以待機功耗的形式消耗能量。近年來,對電源效率等級的要求日趨嚴格。最近,80% 以上的效率已成為了基本標準。新倡議的能 效標準更是要求效率達到 87%及以上。此外,只在滿負載下測量效率的老辦法已被淘汰。
  • 準諧振和諧振轉換-兩種提高電源效率的技術
    首先,電源的效率不可能是100% 的,部分能量在電源大負載工作時被浪費掉。其次,當負載未被使用時,連接交流線的電源會以待機功耗的形式消耗能量。近年來,對電源效率等級的要求日趨嚴格。最近,80% 以上的效率已成為了基本標準。新倡議的能效標準更是要求效率達到87%及以上。此外,只在滿負載下測量效率的老辦法已被淘汰。
  • LLC諧振變換器原理與設計
    直到經歷了移相全橋,雙管正激,有源鉗位正激,不對稱半橋的不斷變更,大量的控制ic橫空出世,到現在llc的廣泛產品應用已經十年之久。
  • 半橋 LLC 基波分析和參數計算過程推導
    這裡直接入手 LLC 變換器理論推導,本文主要談談不對稱半橋結構,次級輸出採用全波整流。LLC 其實也是 DC-DC 變換器,輸出側電壓為方波,電流為正弦波。設計時根據客戶需求計算出額定負載時直流電阻 Ro,再用基波分析法計算出次級交流輸出電阻,然後換算至變壓器初級得出等效模型,先推導直流增益和阻性曲線方程。
  • 圖文並茂講解自製升降壓轉換器!
    01 概述 圖 1:100 W 降壓-升壓轉換器的演示電路板 02 項目範圍 設計一款滿足以下要求的升降壓轉換器: