電晶體｜評估篇

LLC轉換器的工作特點

2024.05.22

重點

・雖然LLC轉換器的優點是開關損耗低，但受諧振偏移的影響，開關損耗可能會增加，並且可能會導致MOSFET損壞。

・LLC轉換器使用PFM方式來控制輸出電壓。由於LLC的增益頻率特性具有兩個諧振頻率，因此根據fsw被分為三個工作區域。

在本文中，我們將會介紹下面第二項：“LLC轉換器的工作特點”。

LLC轉換器的工作特點

在下方的表格中，匯總了當關注於上一篇文章中基本電路的一次側MOSFET時，LLC轉換器的優缺點。LLC轉換器透過部分諧振方式實現ZVS工作，部分諧振方式是使用激磁電流對MOSFET的輸出電容Coss進行充電和放電。這樣可以減少開關損耗，從而可以減小MOSFET封裝和散熱器的尺寸。

優點 缺點
  • ・電路採用橋式結構，因此MOSFET的汲-源電壓VDS受電源電壓限制。
  • ・導通時基本上是ZVS工作，因此可以降低開關損耗。
  • ・可以減少開關損耗，因此可以減小封裝和散熱器的尺寸。
  • ・受諧振偏移影響，MOSFET中會流過直通電流，開關損耗會增加。在最壞的情況下，MOSFET可能會損壞。

LLC轉換器使用可以改變MOSFET開關頻率fsw的脈衝頻率調變（PFM）方式來控制輸出電壓。這種電路方式具有兩個諧振頻率（用Lr、Lm和Cr符號通過公式（1）和（2）表示），並且電路工作會根據開關頻率的設置而變化。

圖2是增益—頻率特性圖。根據開關頻率和直流增益，該圖被分為三個工作區域。


圖2. LLC轉換器的增益—頻率特性圖

下表中分別介紹了每個區域。

區域（1） 感性負載區。透過使用了激磁電流的部分諧振方式來實現ZVS工作。
區域（2） ZVS工作同區域（1）。由於在該區域中G>1，因此會進行升壓工作。通常LLC轉換器會使用該區域。
區域（3） 容性負載區。不是ZVS工作，而是ZCS工作。由於MOSFET關斷時電流沿負向流動，因此電流會流過MOSFET的Body二極體，而Body二極體的反向恢復特性導致的直通電流會流入相對橋臂，從而造成導通損耗增加。

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