LLC諧振電路在時,若副邊短路,則原邊阻抗為零,電流理論上無窮大:
這是一個非常危險的狀態(tài),開關(guān)管要承受根本不可能承受的電流應(yīng)力,必然導(dǎo)致過流損壞。
并且,一旦出現(xiàn) f = fr,同時副邊短路,電流上升速率很快,幾個開關(guān)周期內(nèi),電流就已經(jīng)達(dá)到額定電流的數(shù)倍,若電流過大,開關(guān)管進(jìn)入放大區(qū),很容易出現(xiàn)熱量累計導(dǎo)致開關(guān)管結(jié)溫超標(biāo)而損壞。如下圖所示,開關(guān)管導(dǎo)通態(tài)DS電壓最大處已經(jīng)到了20多伏。
短路態(tài)驅(qū)動、諧振電流及開關(guān)管DS電壓波形(CH1為諧振電流,CH2為驅(qū)動,CH3為開關(guān)管DS波形放大圖)
解決該問題的關(guān)鍵在于改變短路瞬間原邊阻抗。不難發(fā)現(xiàn),要么改變工作頻率,要么改變原邊諧振電路參數(shù),均可使原邊阻抗絕對值不為零,從而達(dá)到保護(hù)的目的。
主要有兩種途徑:
1. 通過環(huán)路和保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。
如逐波限流、電流環(huán)路等,本質(zhì)為改變工作頻率,或者升高工作頻率,原邊阻抗呈感性,或者降低工作頻率,原邊阻抗呈容性,均可達(dá)到保護(hù)的目的。
2. 通過主電路參數(shù)的動態(tài)調(diào)整實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。
如下式,或者動態(tài)改變諧振電感的值,如采用飽和電感與諧振電感串聯(lián),穩(wěn)態(tài)飽和電感正常工作,短路飽和,可迅速將原邊阻抗拖離零值(未經(jīng)驗(yàn)證,可試用)?;蛘吒淖冎C振電容的值,
Yangbo在其博士論文中提出一種方案,即采用對稱半橋方式,將諧振電容拆成兩只,并且分別并聯(lián)快恢復(fù)二極管;在穩(wěn)態(tài)這兩只二極管因諧振電容電壓不到PFC母線電壓而不導(dǎo)通,當(dāng)短路發(fā)生時,便開始導(dǎo)通,達(dá)到逐波限流的目的。其本質(zhì)為改變諧振電容阻抗。
yangbo提出的短路保護(hù)方案
第1種方案比較易于實(shí)施,并且在全球30A整流模塊中得到了應(yīng)用。全球30A整流模塊采用的是快速電流環(huán)加上低壓限寬電路的方法。
為何采用兩重保護(hù)呢?因?yàn)長LC電路在短路態(tài)幾個周期內(nèi)電流已經(jīng)上升到比較危險的狀態(tài),而普通電流環(huán)路幾KHz的帶寬根本不足以保護(hù)到諧振變換器,但是能夠?qū)⒍搪泛蟮碾娏骺刂葡聛怼?/p>
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