基于輸入電壓調(diào)節(jié)于LLC-SRC效率最佳化設(shè)計考量
由圖7與圖8可知,當(dāng)轉(zhuǎn)換器工作在fs《f0狀態(tài)下,負(fù)載變化時,操作頻率變化圍較窄。可是因其關(guān)斷電流(turn off current)受激磁電感(Lm)加入諧振的關(guān)S,在負(fù)載變化時都會維持在一定值。
比較圖7與圖9,兩種操作模式下,在fs《f0狀態(tài)時,二次側(cè)輸出漣波電流較大。因此較不適用于大電流輸出之應(yīng)用。
比較圖9與圖10,當(dāng)負(fù)載變化時切換頻率變化圍較大。負(fù)載越輕操作頻率越高以穩(wěn)定輸出電壓。但過高的操作頻率會使得切換損失增加而影響輕載的轉(zhuǎn)換效率。另外我們可以發(fā)現(xiàn)在此操作模式下,一次側(cè)切換晶體的關(guān)斷電流并不會受到激磁電感(Lm)的影響。亦即在此模式下,激磁電感并沒有參與諧振。也因?yàn)檫@個特性,我們可以很容易的最佳化滿載效率。
比較圖9與圖11,兩者皆操作于fs》f0區(qū)間,在圖11中,一次側(cè)切換晶體(MosFET)的關(guān)斷電流(turn off current)已明顯減少。
系統(tǒng)搭配
綜合以上論述,當(dāng)我們要使用串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器應(yīng)用在大電流輸出時,應(yīng)該考慮將其操作于fs》f0模式中。如此可以得到最佳化的滿載效率(不考慮同步整流)。但是相對而言,如何提高輕載及半載效率以及維持空載輸出電壓的穩(wěn)定就變得極為重要了。由圖六我們可以得知,當(dāng)負(fù)載低于20%時的增益曲線已經(jīng)相當(dāng)平緩,表示我們可能無法藉由提高工作頻率的方式來調(diào)整線路之增益。但是這個問題我們可以藉由突n模式(Burst Mode)來克服。如圖12:
在系統(tǒng)應(yīng)用中,通常前級會搭配升壓型的功因修正線路(Boost PFC)。試想當(dāng)交流市電輸入在低壓(115VAC)滿載時,升壓線路會將串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器(LLC-SRC)之輸入電壓(Vin)提升至約390VDC,因此我們可以針對此輸入電壓最佳化串聯(lián)諧振網(wǎng)路之滿載效率。但是隨著輸出負(fù)載降低,半橋諧振網(wǎng)路的切換頻率會逐漸提高以穩(wěn)定輸出電壓,因此在20%及50%負(fù)載時效率也會隨之下降。
此時我們必須透過一種降壓技術(shù),將升壓型功因修正(PFC)線路之輸出電壓調(diào)降,來補(bǔ)償升壓級PFC的功率損耗。此降壓功能必須同時在低電壓(Low Line input)輸入以及非滿載條件下才會成立。雖然降壓方式是為平衡升壓型功因修正(Boost PFC)線路之功率損耗,但對于操作在fs》f0模式的串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器而言,剛好也可以使其諧振網(wǎng)路(Resonant network)最佳化并改善了切換頻率提高的問題。
由于串聯(lián)諧振網(wǎng)路的直流電壓增益(Gain):
因此在輸入電壓(Vin)固定的條件下,必須藉由調(diào)整切換頻率(fs)的方式調(diào)整線路增益以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。反之,當(dāng)輸入電壓(Vin)變化時,操作頻率(fs)將會被固定。這種方式反而是比較適合用在fs》f0的串聯(lián)諧振控制模式中。以上例說明
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