1.6 谐振变换器设计挑战

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接下来我们来了解一些 我们在设计变换器的时候 可能会遇到的一些挑战 尽管基波分析法能够帮助我们 更好的理解谐振变换器的增益特性 但是我们在设计当中 还是要考虑诸多细节 比如说谐振变换器的运行状态 动态响应能力 以及元器件的寄生参数的影响 谐振变换器的运行模式 与 PWM 变换器相比会复杂很多 不只有连续模式和断续模式 在不同频率和不同负载的条件下 LLC 可能会出现五种如下的运行状态 另外副边的二极管关断时间 不仅仅取决于负载 也取决于开关频率 同步整流的控制将会变得非常复杂 所以简单的直驱同步整流通常是无法实现的 我们需要专门的控制去对 整流管的 VDS 电压进行检测 控制整流管的关断和开通 另外传统的谐振变换器 一般采用变频控制 控制框图如右边第一个图所示 即输出电压经过采样 补偿 得到指令信号去控制压控振荡器 产生相应频率的驱动信号 控制开关管 所以它只有一个电压环 类似 PWM 控制中的电压模式 是一个二阶系统 在传递函数中存在一个双极点 使得环路变得难以补偿 并且限制动态响应 而且由于没有采样输入电压作为前馈 系统对输入电压的波动抑制能力 也是比较差的 为了提高动态响应能力 电流模式的谐振变换器最近广为应用 例如 TI 的最新 LLC 控制器 UCC256301 所采用的混合滞回模式 我们称之为 HHC 就是通过采样谐振电容上的电流 和输出电压来实现电流模式的控制 它的系统框图如右所示 谐振电容上的电流 通过两个分压电容获取 然后与输出电压反馈补偿 得到产生的两个作为指令的阈值 进行比较产生驱动信号给功率级 由于采样的是原边的电流信号 HHC 天然的对输入扰动具有很好的抑制能力 并且快速响应能力也是相当好的 这几张波特图展示了 变频控制和 HHC 的频率响应特性 蓝色的曲线是变频控制 红色的曲线是 HHC 可以看出来 HHC 是一个一阶系统 没有一个双极点 使得补偿变得非常容易 从左边的两张负载跳变的测试波形可以看出 频率控制变换器在负载跳变的时候 电压跌落高达 20% 而 HHC 控制下的谐振变换器 只有 1.25% 的电压跌落 证明了 HHC 的动态响应是非常快的 这有利于我们减小输出电容 同时又保持比较好的动态响应能力
课程介绍 共计7课时,34分56秒

2018 PSDS 研讨会系列 - (1) 谐振变换器拓扑综述

变换器 2018 PSDS 研讨会系列 谐振

从2元和3元谐振拓扑基础开始,本课程将介绍谐振拓扑的关键特性,分析方法,控制挑战和设计考虑事项。 三个设计实例展示了具有高开关频率(〜1 MHz)或宽输出电压调节范围(2至1个输出电压调节水平)的谐振拓扑性能。 本次会议还介绍了一种新型谐振拓扑结构CLL谐振转换器,与传统的LLC串联谐振转换器相比具有尺寸和效率的优势。 最后,本课程为如何为各种应用选择最佳谐振拓扑提供指导。
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