LLC 諧振轉(zhuǎn)換器在輕載條件下增益失真的考慮事項

圖5 LLC諧振轉(zhuǎn)換器的理想與實際的電壓轉(zhuǎn)換比與工作頻率和負(fù)載變化的關(guān)系

解決LLC諧振轉(zhuǎn)換器的增益失真問題
導(dǎo)致增益失真的雜散電容主要是高頻變壓器上分布的雜散電容，尤其是初級端繞組，故除非去掉繞組，否則是不可能避免增益失真的。高頻變壓器中的雜散電容通常隨每個繞組層之間的距離減小，以及/或繞組層數(shù)的增加而增加。減小雜散電容的簡單方法是加長初級端繞組層之間的距離，增加每層間的隔離帶，并減小繞組層數(shù)。不幸的是，這些方法都不能完全消除寄生電容。因此，需要一種簡單易行的方法來規(guī)避它而非消除它。

避免增益失真的方法如下。

1間歇模式工作
在由脈寬調(diào)制控制的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換器中，當(dāng)空載條件下由于光電耦合器內(nèi)置晶體管的飽和電壓致使控制器在某個范圍內(nèi)無法調(diào)節(jié)輸出電壓時，間歇模式功能是大家熟知的輸出電壓調(diào)節(jié)方法之一。這種功能歷來不僅用于提高輕載效率，還能避免輸出電壓不受控的情況發(fā)生。LLC諧振轉(zhuǎn)換器也可以采用突發(fā)脈沖功能。圖6所示為采用了飛兆半導(dǎo)體專為諧振轉(zhuǎn)換器而設(shè)計的FSFR系列功率開關(guān)的典型LLC諧振轉(zhuǎn)換器及其突發(fā)工作模式的波形。最大和最小工作頻率很容易通過電阻Rmax和Rmin來設(shè)置。當(dāng)工作頻率增加到由Rmax設(shè)置的最大頻率時，‘CON’引腳上的電壓降低到突發(fā)模式激活閾值，控制器進(jìn)入間歇工作模式。因此，最大頻率應(yīng)設(shè)置在寄生電容和漏電感造成的增益增加的開始頻率前面。這樣，若負(fù)載變輕，工作頻率增加至最大頻率，控制器就能夠在突發(fā)工作模式下調(diào)節(jié)輸出電壓，從而不產(chǎn)生任何增益失真。

圖6 采用FSFR系列功率開關(guān)的典型LLC諧振轉(zhuǎn)換器及其突發(fā)模式工作波形

2 增大M 因子
表1所示為在相同輸入/輸出電壓和電流電氣參數(shù)條件下，采用4和10的m因子設(shè)計的LLC參數(shù)實例。從表1可看到，m＝4時的諧振電感Lr比m＝10的高。如上所述，產(chǎn)生增益失真的諧振頻率ωs由Lr和Cs形成。如果Lr或Cs減小，會推動ωs向更高頻率移動。因此，在空載條件下，可以防止LLC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓增加。

3增加虛擬電阻
消除增益失真最好、最簡單的方法就是增加一個虛擬電阻(dummy resistor)。如上所述，增益失真在輕載或空載條件下發(fā)生。增加一個虛擬電阻之后，LLC諧振轉(zhuǎn)換器所需的最大工作頻率將被置于增益失真開始頻率的前面。不過，這種方法不適用于待機(jī)功耗特別重要的應(yīng)用，因為虛擬電阻會產(chǎn)生額外的功耗。該方法通常用于帶有輔助電源和LLC諧振轉(zhuǎn)換器的LCD TV電源。

LLC諧振轉(zhuǎn)換器因具有最佳設(shè)計流程等眾多出色的優(yōu)勢而廣受關(guān)注。然而，由寄生電容和漏電感產(chǎn)生的增益失真卻鮮為人知。許多工程師，在碰到空載條件下輸出電壓增加這種失控情況時，就變得束手無策。而本文介紹的解決方案能夠防止增益失真，即使在空載條件下也能夠控制輸出電壓。