在上一期內(nèi)容(點(diǎn)擊這里穿越回上一期)中,大家已經(jīng)全面了解了 PFC 的情況, 這一期我們來介紹它的好朋友 LLC。
為什么把 PFC 和 LLC 稱為好朋友呢?這要從LLC 的特點(diǎn)和PFC 的一個隱藏技能這兩個方面慢慢道來......
LLC 是通過諧振電感 Lr、勵磁電感 Lm、諧振電容 Cr 諧振來進(jìn)行功率變換的一種高效拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
因?yàn)槟芤赃@種非常簡單的結(jié)構(gòu)完成全部開關(guān)管的 ZVS(零電壓開通),從而實(shí)現(xiàn)超高的轉(zhuǎn)換效率和極低的電磁噪聲,LLC 是一種非常受歡迎的拓?fù)洹?/p>
以基波分析法為基礎(chǔ),可以計(jì)算得到 LLC 的主要特性。
如下圖所示,LLC 輸入到輸出的增益與開關(guān)頻率有直接的關(guān)系,因此 LLC 控制也通常是通過反饋調(diào)節(jié)開關(guān)頻率來實(shí)現(xiàn)的。
當(dāng)開關(guān)頻率等于諧振頻率的時候,LLC 輸入到輸出的增益為 1,電路工作在完全諧振狀態(tài),實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)和高效的變壓器利用率。
在開關(guān)頻率高于諧振頻率的“Region 1”,增益隨開關(guān)頻率升高而下降,因此 LLC 的開關(guān)頻率是隨負(fù)載下降而降低的。
但是需要特別指出的是,在 Q 值比較?。ㄘ?fù)載比較輕)的時候,增益隨頻率的幅度是非常有限的,因此 LLC 也很難支持輸出電壓下降的輕載工作狀態(tài)。
在開關(guān)頻率低于諧振頻率的“Region 2”,增益隨開關(guān)頻率升高而上升,因此 LLC 能夠通過降低開關(guān)頻率的方式提供一定的升壓能力。
但是也有非常大的局限性:
一方面,開關(guān)頻率下降導(dǎo)致勵磁電流增加,越高的升壓能力就意味著越大比例的勵磁電流,這會造成極大的效率損失。
另一方面,在 Q 值比較大(負(fù)載比較重)的情況下,LLC 會進(jìn)入“Region 3”,也就是容性模式,導(dǎo)致更加嚴(yán)重的硬開關(guān)問題。
因此,LLC 的優(yōu)勢突出而弱點(diǎn)也非常明顯。
一方面,LLC 在輸入輸出比例相對固定的情況下可以完美的實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)以及高效率。
另一方面,LLC 也很難支持輸入電壓或輸出電壓的寬范圍變化。這樣在市電輸入范圍是 85Vac-265Vac 的情況下,LLC 是很難發(fā)揮出它的優(yōu)勢的。
這時 PFC 剛好可以幫上大忙。
雖然 PFC 的主業(yè)是把 AC 輸入電流整理好,但由于 PFC 電路通常是基于 Boost 結(jié)構(gòu)的,它還能順便把寬范圍的輸入電壓提高到一個固定的值(通常是 400V 左右),這就剛好彌補(bǔ)了 LLC 的弱點(diǎn)。
這就是為什么在很多場合下 PFC 和 LLC 是一對形影不離的好朋友。
MPS 提供一系列先進(jìn)的 PFC+LLC 集合數(shù)字控制芯片,讓這組 CP 好好在一起。
HR1211集成 CCM PFC 和 LLC 控制,HR1275集成 CrM PFC 和 LLC 控制。
兩顆芯片的 LLC 控制部分均采用穩(wěn)定性和響應(yīng)速度更優(yōu)的電流模式,并引入了可編程的 Skip、Burst 控制模式以實(shí)現(xiàn)全范圍的高效率。
點(diǎn)擊下載HR1211
產(chǎn)品Datasheet
點(diǎn)擊下載HR1275
產(chǎn)品Datasheet
另外,全系列芯片還配備了先進(jìn)的設(shè)計(jì)工具和可視化接口軟件,能夠輔助完成高效的 PFC+LLC 的方案設(shè)計(jì)。
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原文標(biāo)題:【工程師筆記】零基礎(chǔ)掌握先進(jìn)的 PFC+LLC 解決方案(LLC 篇)
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