LLC諧振轉換器可提升DC-DC效率

表1：參考設計規范可滿足許多電信電源的需求。

dsPIC33FJ GS為諧振轉換器提供了數字計算功能。其40MIPS的性能和智能電源外設使其成為這一應用的理想選擇。外設包括高速PWM(16位，周期分辨率為1ns)和可相移的輸出等。

參考設計中的開關電路使用半橋拓撲，因此，半橋電壓在0V與Vd=400Vdc標稱值之間擺動。諧振回路由電容、電感和隔離變壓器的磁化電感組成。由于設計使用變壓器的磁化電感，因而無需使用外部電感，降低了系統成本。該設計也可將變壓器的漏電感用作次級電感，無需另外添加外部電感，從而節省更多成本。

如果將諧振回路正確調整到開關頻率，諧振回路將對基波頻率呈現有限阻抗，而對所有其他諧波頻率呈現非常高的阻抗。回路的阻抗會使電壓與電流之間發生相移，從而允許進行零電壓開關。初級MOSFET的零電壓開關如圖4所示。

圖4：在該參考設計中，由于諧振回路電流與MOSFET電壓存在相移，半橋MOSFET開關沒有任何導通損耗。

設計次級側時采用同步整流器代替二極管，以降低次級側的導通損耗。這可以減小正向電阻(Rf)和二極管正向電壓產生的損耗。圖5給出了同步整流器的開關波形。

圖5：為消除次級側(同步)整流器的關斷損耗，在MOSFET電流達到零后增大MOSFET的漏源電壓。圖注與圖4相同，即綠線=MOSFET柵源電壓，紫線=MOSFET漏源電壓，黃線=MOSFET電流

對于同步整流，數字控制執行MOSFET開關無需在次級側采用電流檢測電路。這使得全波整流器設計的效率提高并且成本降低。圖6給出了負載電流范圍內的效率。額外的好處包括提高了補償器設計的靈活性，因為DSC還實現了占空比控制的軟啟動。

圖6：LLC在兩個不同工作電壓輸入下的效率顯示了其對輸入電壓的不敏感性。輸出負載電流低于2A時，實現了超過80%的效率。負載更高時，最大效率為95%，而且輸出負載電流從7到17A時效率曲線極其平坦。

由于可以通過易于重復編程的軟件實現電源轉換控制，數字解決方案使設計人員可以自由地創新并輕松修改或調整他們的設計。除了能夠增加經濟高效、創造價值的新功能，精確的數字控制還可以提高電源的可靠性。使用參考設計可以縮短開發時間和上市時間并緩解從設計之初就可能出現的制造問題。

本文小結

LLC諧振轉換器的性能優勢使得該設計方法成為了中、大功率電信應用提高能效的理想選擇。同時，增加數字控制也為電子系統提供了設計人員期待的設計靈活性、高性能和高可靠性。為了輕松實現上述兩點，參考設計提供最簡單的方法來評估系統和縮短上市時間，或者更恰當地說，縮短達到更高效率的時間。