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菲达娱乐登录:有限责任公司轻载下的输出特性

来源:admin 编辑:织梦58 时间:2019-04-25 15:28

近年来,Pology有限责任公司已在照明驱动、电视电源、工业电源、服务器/PC电源和通信电源等消费和工业领域广泛应用于DC-DC一级。。 典型的半桥全波整流有限责任公司拓扑如图。 任何人。

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图1 :半桥有限责任公司拓扑。

对于LLC拓扑,根据目前最常用的基波近似法计算的DC增益曲线,即使负载很轻甚至为零,只要工作频率足够高,输出电压必须可控,即可以稳定在规范范围内。。 然而,在大量采用这种拓扑结构的产品中,可以发现在轻负载下,输出电压不能稳定在规格要求范围内,这通常高于规格要求,即使LLC已经在非常非常高的频率下工作。。 这与当前的理论分析不一致。。 因此,有必要重新分析和计算轻载和空载条件下的DC增益曲线,找出影响DC增益的因素,并找出解决问题的办法。

用FHA /费斯法计算有限责任公司的DC增益曲线时,实际上已经考虑了有限责任公司变压器模型中的漏电感,但在计算中没有考虑一次绕组和二次绕组之间的分布电容以及二次整流二极管或同步整流场效应晶体管的输出电容。考虑到这些寄生电容,LLC等效电路如图2所示。 2。。

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图2 :考虑次级侧寄生电容的有限责任公司等效电路模型。

变压器初级侧等效并联寄生电容cp 用于:

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公式( 1 )

C 女警 、C 盐水、C SOS 分别为变压器初级绕组的分布电容、变压器次级绕组的分布电容和输出整流二极管或同步整流管的等效输出电容,n 著名图象处理软件 是变压器一次侧和二次侧的匝数比。

根据图1所示的等效电路。 3。,计算的有限责任公司DC增益为:

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公式( 2 )

其中:

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以LLC谐振转换器的设计参数为例p = 1 4.00μ;L2r = 1 6。 5。& mu;h,Cr = 68nF,N 著名图象处理软件= 16。 7。用阻抗分析仪测试板上变压器的初级等效电容,根据测试得到的阻抗曲线计算初级等效电容p 用于:

Cp = 269 pf

根据公式( 2 ),可以计算出不同品质因数q值(对应于100%负载~ 1 %负载)下的增益曲线族,如图。3。

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图3 :考虑变压器寄生电容的DC增益曲线。

在相同条件下,不考虑寄生电容的增益曲线族如图2所示。4。

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图4 :不考虑变压器寄生电容的DC增益曲线。

从图3和图4的比较可以看出,由于变压器初级绕组中存在等效寄生电容,在高频增益曲线中出现另一个电感并联电容谐振点,导致轻负载下增益曲线随着频率的增加而变高,负载越轻,这种现象越明显。这将导致轻负载下输出电压不稳定。相同负载(以10 %负载为例)和不同初级寄生电容( 500pF~50pF )下的增益曲线如图所示。5。从图中可以看出,寄生电容越大,谐振点越低,对有限责任公司增益曲线的影响越大。只有当寄生电容小于50pF时,它对增益曲线的影响才可以忽略。

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图5 :不同寄生电容的DC增益曲线。

初级MOSFET等效输出电容对DC增益曲线的影响

对于有限责任公司拓扑,在主金属氧化物半导体场效应晶体管( I。e。一个开关管关断,另一个开关管导通),激励电感将与初级场效应晶体管的输出电容谐振,谐振能量将部分传递到次级侧,从而在空载和轻负载条件下增加输出电压。参考文献中详细分析了有限责任公司拓扑结构初级MOSFET的输出电容对DC增益曲线的影响。不同场效应晶体管输出电容对DC增益的影响如图2所示。6。

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图6 :不同初级场效应晶体管输出电容对轻负载DC增益曲线的影响。

当场效应管的输出电容很小时,轻负载下的DC增益曲线会向上翘曲,使得输出电压不能保持在规范范围内。

1。 降低变压器等效并联电容
这是解决问题最直接的方法,但也是最难实施的方法。由于变压器的寄生电容在任何情况下都存在,因此可以采取的措施是尽可能减小电容。参考文献给出了变压器的绕组方案,称为“独立绕组法”,其寄生电容仅为传统并联绕组法的十分之一。同时,提出了一种寄生电容非常小的“渐进”绕组方法。然而,这些绕组方法经常增加绕组的复杂性,从而增加变压器的价格。

2。 有限责任公司在打嗝模式下工作
在轻负载下,有限责任公司拓扑进入突发模式,这是一种常用的控制策略。一方面,该策略可以将输出电压保持在规范范围内,另一方面,降低了轻负载下的输入功率,提高了轻负载下的效率。然而,打嗝模式会导致输出电压纹波变大,这在某些应用中是不可接受的,例如服务器电源、PC电源等。

3。 谐振电感并联电容
对于谐振电感是独立电感的应用,CPES提出了多谐振有限责任公司方案,即。e。如图1所示,电容器并联到谐振电感器。7,从而产生新的LLC谐振点f 02。

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图7 :多谐振有限责任公司拓扑。

新的增益曲线如图2所示。8。。

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无花果。8 :多谐振有限责任公司变换器的DC增益曲线。

因为增益曲线在fw = f02 理论上,多谐振有限责任公司拓扑的输出电压在任何负载下都可以低至零。设计需要选择合适的cp 确保有限责任公司的最大工作频率不超过f02

4。 初级场效应晶体管并联电容器
根据第三部分的分析,初级场效应晶体管的输出电容越大,相同工作频率下的DC增益曲线越低。e。越容易将输出电压控制在规格范围内。因此,在选择初级场效应晶体管的前提下,还可以通过并联电容增加等效输出电容来控制输出电压。这种方法简单易行,但缺点很明显:输出电容的增加会导致场效应晶体管开关损耗的增加,从而降低转换效率,特别是在轻负载下,效率的降低是明显的。

5。 提高变压器一次侧和二次侧的匝数比
根据图1。4至图。6、无论变压器的初级等效并联寄生电容还是初级MOSFET输出电容,当工作频率高于谐振频率时,都会对DC增益曲线产生影响。因此,通过增加变压器初级侧和次级侧的匝数比(主要通过增加变压器初级绕组的匝数比),LLC拓扑可以在轻负载下在谐振点附近工作,寄生参数对输出电压的影响可以忽略,因此LLC拓扑可以在轻负载下传输。
输出电压更容易稳定在规格范围内。当然,这种设计需要考虑满载和过流保护前的DC增益峰值足够高,以确保这些条件下输出电压的稳定性。

6。 降低次级二极管/同步整流管的寄生电容
根据第2部分的分析,变压器初级侧的一些等效并联电容是次级二极管或同步整流器的等效输出电容,因此选择输出电容较小的二极管或场效应晶体管将有助于稳定输出电压。参考文献提出了一种电路,其中场效应晶体管与输出二极管或同步整流管上的二极管并联。该电路向初级侧反馈一些能量,从而在轻负载和空载下保持输出电压的稳定性。

7。 轻负载下闭合同步整流管
对于次级侧是同步整流的设计(场效应晶体管是次级侧开关管),在轻负载下关闭同步整流驱动将有助于保持输出电压稳定。当同步整流驱动关闭时,次级侧通过场效应晶体管体二极管续流,体二极管的压降在0。7V ~ 1.2V,远高于同步整流开启时的压降( V = 1D ×R ( DS (开) ),所以相同输出电压下所需的次级绕组的输出电压较高。

本文从理论上分析了轻载和空载条件下有限责任公司拓扑结构的输出电压超过规范要求的现象。证明变压器初级侧等效并联电容和初级场效应晶体管输出电容的存在导致了这一问题。据此,本文提出了多种可行的解决方案来实现输出电压的稳定。本文将为电力开发工程师解决有限责任公司拓扑轻负载下的高输出电压问题提供有益的参考。

《电子技术设计》2018年10月号保留所有权利,禁止重印。

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