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开关电源谐振原理讲解(开关电源自激振荡原理)

来源:原点资讯(www.yd166.com)时间:2023-04-23 01:27:11作者:YD166手机阅读>>

在我刚入电子行业时,LLC那时还是一个研究的对象,一直呆在大学的实验室里面。

但是今天,LLC已经作为一种优秀的拓扑被业界所广泛的接受和使用。这说明了电子行业的发展可算飞速。也正说明了LLC是一种非常优秀的拓扑,才能在如此短的时间里得到大家的认可。

LLC虽然已经被广泛的使用,但还有很多工程师对LLC的原理和设计不是很了解。所以今天讨论一下LLC拓扑的原理和设计。

我们以前使用的一些电路,如:Buck、Boost、Forward都是PWM模式的开关电源,他们有一个共同的缺点,就是开关交叉损耗永远都存在的,怎么都避免不了。

开关电源的优势就是把直流电压(交流输入也是先进行整流)经过高频开关进行高频逆变,方便我们使用高频变压器或者高频电感进行电压、电流的变换。经过高频化处理以后,磁性元件就会变得很小,电容的纹波电流也会变得很小,所以电源的发展趋势就是集成小型化,现在看到的开关电源,在体积重量还有成本方面,都全面超越了老式的电源。

随着技术的进一步提高,各种电子设备,对开关电源的体积性能有了越来越高的要求,然后人们就开始研究消除或者减小开关损耗的方法。出现了各种各样的技术,比如有源钳位、准谐振技术、移相全桥、谐振开关电源,但是应用最广泛的还是LLC结构的谐振式开关电源。

我们把LLC和平常的电路进行比较就很容易发现LLC电路的原理就是利用电抗(阻抗,感抗,容抗)来进行分压,因为感抗,容抗的大小都是频率f的函数,所以随着频率的变化,感抗、容抗的大小就会跟随着变化,励磁电感上的交流分压可以由驱动频率来进行调整,传输到次级经过整流,就是我们需要的输出电压了。

至于ZVS(零电压导通),是利用了交流电路里面电流电压之间,相位角会随着频率发生变化这一特性,如果始终保证LLC谐振腔工作在感性区域,那么我们就始终保证了谐振腔电流滞后于电压一定的相位角。

LLC最大的好处就是实现了ZVS(零电压开通),在大部分工作频率上,实现了ZCS(零电流关断),相较于我们之前所说的Buck、Boost、Forward这些传统的PWM模式峰值电流管段关断损耗低了非常多。

这样做的好处是:

频率可以跑的很高,4000W等级的工业电源,谐振频率120K,最高频率300K,这也是很普通的参数,但是电源整体体积还是小了不少。频率高了磁性元器件体积就小了,电解电容也可以用的小一些。

效率高,交叉损耗小了很多,效率自然就提高了,效率高了,散热片体积也变小很多,所以就可以做到小体积大功率的开关电源。

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