LLC转换器的10种工作模式

LLC转换器的基本工作

在上一篇的图2的区域(2)中，MOSFET导通时是ZVS工作，因此LLC转换器通常在这个区域使用。图3为区域(2)中的工作波形。Q1和Q2的漏极电流波形(ID_Q1、ID_Q2)表明在导通时是ZVS工作。

图3. 区域(2)中LLC转换器的工作波形

如图3的下部分所示，区域(2)中LLC转换器的电路工作分为10种模式。每种模式的工作如下面的图4-1～10所示。

Mode(1)

Q1为导通(ON)状态，Q2为关断(OFF)状态。

负载电流和励磁电流都流过一次侧。

电流ID1经由D1流过二次侧。此时，Lr和Cr的谐振而流过正弦波状的电流。

当ID1变为0A时，进入下一个工作模式。

Mode(2)

继Mode(1)之后，继续保持Q1为导通(ON)状态，Q2为关断(OFF)状态。

当流过D1的电流变为0A时，一次侧的负载电流也变为0A，但励磁电流仍在流动并且该励磁电流会对Cr充电。

随着该充电时间增加，充电电荷量会增多，输出电压会上升。

Mode(3)

Q1关断(OFF)。

励磁电流流过并开始对Q1的输出电容Coss_Q1充电。

同时，Q2的输出电容Coss_Q2开始放电。

Mode(4)

Coss_Q1的充电和Coss_Q2的放电完成后，励磁电流流经Q2的体二极管。

由于电流流过体二极管而使VDS_Q2几乎变为0V，这使得MOSFET导通时的开关损耗也几乎变为零。

Mode(5)

Q2导通(ON)。

由于励磁电流在导通之前已经流过体二极管，所以导通时是ZVS工作。

Cr由于被充电而发挥电源的作用，这会使一次侧产生负载电流并经由D2流过二次侧。

励磁电流的流向与负载电流相反，但由于变压器的一次侧被施加负电压，因此励磁电流会逐渐减小，最终其流向变得与负载电流的方向相同。

Mode(6)

Q1为关断(OFF)状态，Q2为导通(ON)状态。

负载电流和励磁电流都流过一次侧。

电流ID2经由D2流过二次侧。此时，Lr和Cr的谐振而流过正弦波状的电流。

当ID2变为0A时，进入下一个工作模式。

Mode(7)

继Mode(6)之后，继续保持Q1关断(OFF)、Q2导通(ON)状态。

当流过D2的电流变为0A时，一次侧的负载电流也变为0A。此时，励磁电流流过一次侧并对Cr充电。

随着该充电时间增加，充电电荷量会增多，输出电压会上升。

Mode(8)

Q2关断(OFF)。

励磁电流流过并开始对Q2的输出电容Coss_Q2充电，同时，Q1的输出电容Coss_Q1开始放电。

Mode(9)

Coss_Q2的充电和Coss_Q1的放电完成后，励磁电流流经Q1的体二极管。

由于电流流过体二极管而使VDS_Q1几乎变为0V，这使得MOSFET导通时的开关损耗也几乎变为零。

Mode(10)

Q1导通(ON)。

与Mode(5)一样，由于励磁电流在导通之前已经流过体二极管，所以导通时是ZVS工作。

Cr由于被充电而发挥电源的作用，这会使一次侧产生负载电流并经由D1流过二次侧。

励磁电流的流向与负载电流相反，但由于变压器的一次侧被施加负电压，因此励磁电流会逐渐减小，最终其流向变得与负载电流的方向相同。

审核编辑：汤梓红