基于L6599的串并聯(lián)諧振變換器設計與實現(xiàn)（二）

2控制電路設計

意法半導體(ST) 于2006 年推出了一款專為串聯(lián)諧振半橋拓撲設計的雙終端控制器芯片L6599，該芯片可直接連接功率因數(shù)校正器的專門輸出，輕載時能讓電路工作于突發(fā)模式，提高輕載時變換器的轉換效率。

(1) 工作頻率范圍設置。

見圖7,電阻R Fmax一端與4腳相連，另一端連在光耦中三極管的集電極端，輸出端的反饋信號通過光耦對這一支路上電流的調節(jié)，改變3腳上電容C F的充放電頻率從而實現(xiàn)頻率的改變。

R Fmin確定諧振變換器的最小工作頻率，當輸出電壓小于等于額定電壓時變換器工作在固定的最小開關頻率。

(2) 過流和過載保護。

PWM變換器通過控制開關管的占空比實現(xiàn)能量流動，檢測電流超過設定的極限值時預先終止開關管的導通便限制了能量地流動。而諧振變換器的占空比固定，通過改變頻率來限制能量流動，這意味至少要到下個振蕩周期才能察覺頻率的變化，若要有效地限制能量流動，頻率的變化率必須低于頻率本身。檢測電流輸入的初級電流須均分，測量電路見圖7.

圖7 L6599外圍主要端腳連接示意圖

(3) 欠壓保護輸入。

在DC/DC前級再加PFC的系統(tǒng)中，根據(jù)PFC級的輸出電壓此功能就相當于一個上電/斷電順序或欠壓保護輸入。高壓直流輸入電壓通過電阻分壓后接到L6599的7腳(LINE)，與內部基準進行比較。

(4) 輕負載突發(fā)模式。

在輕載或空載時開關頻率會達到最大值，為確保輸出電壓可調并避免失去軟開關條件，且盡可能減小im引起的損耗，采用突發(fā)模式，一部分開關周期被較長時間的隔開，以降低平均開關頻率，平均激磁電流隨之減小，損耗也會減小。

(5) 驅動電路。

對高壓側開關的驅動采用自舉方式，L6599內部整合了一高壓浮動結構以承受超過600V的電壓，并有同步驅動高壓金屬氧化物半導體，取代了外部快恢自舉二極管，本文所選擇的驅動電路如圖7。

3 實驗驗證與分析

基于L6599研制串并聯(lián)諧振半橋變換器樣機一臺，并進行實驗驗證。該樣機的主要參數(shù)如下：

輸入電壓：U in=270V±10% DC

輸出電壓：U o=±180V DC

輸出額定功率：P o=550W

按上述方法選取n = 0 . 4 , k = 6 . 5 ,Q=0.39,電路最小工作頻率120kHz,諧振頻率100kHz,由此得諧振參數(shù)：L m=130μH,L r=20μH,C r=0.15μF.

輸入電壓相同輸出負載變化時，諧振網(wǎng)絡的輸入歸一化阻抗、直流電壓增益發(fā)生使得工作頻率變化，實驗波形如圖8所示。

圖8 不同負載下的諧振電流波形

在輸入電壓一定(輸入為額定電壓)、負載不同的情況下，MOS管零電壓開關的實現(xiàn)如圖9所示。對于相同的直流電壓增益比，隨著載變輕工作頻率會相應提高但根據(jù)設計仍能保證MOS管的零電壓開通。

圖9 不同負載下MOS管驅動和漏源極電壓波形