LLC转换器结构介绍

描述

  LLC转换器是一种软开关电源拓扑,以其高效率、良好的EMI性能和能够实现宽范围电压调节的特点而受到青睐。

  谐振网络

  谐振网络是LLC转换器的核心,通常由两个电感(Lr和Lm)和一个电容Cr组成。其中,Lr为谐振电感,Lm为变压器的激磁电感,Cr为谐振电容。这个网络决定了转换器的谐振频率,并在转换器操作中起到关键作用。

  开关器件

  开关器件通常是MOSFET或IGBT,用于根据控制信号切换电流路径,从而控制能量从输入源传递到负载。在LLC转换器中,这些开关器件常以半桥或全桥的形式连接,并以略高于或略低于谐振频率的频率进行切换,以实现ZVS(零电压开关)或ZCS(零电流开关),降低开关损耗。

  变压器

  变压器在LLC转换器中起着隔离输入输出和变换电压比的作用。它设计有两个线圈:初级线圈作为谐振网络的一部分,参与共振;次级线圈则提供所需的输出电压。变压器的设计对转换器的效率和性能有显著影响。

  

开关电源

  图1展示了LLC转换器的基础电路构成。该转换器得名于其关键组件:电感Lr、Lm和电容Cr,它们共同形成了一个串联的谐振电路。在这个配置中,Lr充当谐振电感,Lm代表变压器的励磁电感,而Cr则是谐振电容。

  在变压器的设计中,电感成分主要由励磁电感Lm和漏电感Ll组成。在LLC转换器的设计中,通常会将漏电感Ll整合作为谐振电感Lr,这样做有助于简化电路设计并减小器件数量。

  此外,变压器二次侧所使用的二极管工作在ZCS(零电流开关)状态下,这意味着它们在切换过程中不会产生反向恢复损耗。因此,为了进一步降低损耗,可以选择正向电压VF较低的二极管,这样可以减少二极管在导通时的电压降,从而提高整体效率。

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