半橋LLC諧振工作原理及模態(tài)分析

發(fā)布時(shí)間：2024-11-19作者：admin點(diǎn)擊：69

　　前言：本文參考半橋LLC諧振轉(zhuǎn)換器工作原理并結(jié)合自己想法整理而成，本人在查找一些AC-DC開關(guān)電源方面的知識(shí)時(shí)，沒有在國內(nèi)網(wǎng)站找到很詳細(xì)的介紹半全橋的拓?fù)湟约肮ぷ髟斫榻B，于是打算自己在學(xué)習(xí)過程中自己寫一篇比較詳細(xì)的介紹做參考。作為一個(gè)初學(xué)AC-DC電源的工程師，在整理和學(xué)習(xí)的過程中難免有一些疏忽和錯(cuò)誤，如發(fā)現(xiàn)問題，歡迎大家在評(píng)論區(qū)指出和討論。

　　1、半橋LLC拓?fù)?/p>

　　如圖是半橋LLC諧振拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)原理圖，Vin為直流電(由AC電壓整流而來)，Q1,Q2組成半橋網(wǎng)絡(luò)(Q1,Q2內(nèi)的寄生電容假設(shè)為C1,C2)，Lr、Cr分別為諧振電感、諧振電容，Lm為勵(lì)磁電感。Np，NS1，NS2為變壓器原副邊，D1、D2為整流二極管，Cout為輸出電容。

　　2、半橋LLC電路工作模態(tài)

　　模態(tài)1：Q1開通，Q2關(guān)斷，原邊通過Q1、LLC形成回路，副邊通過D1供能，副邊電流逐漸增加，此時(shí)Lm儲(chǔ)存能量。

　　模態(tài)2：當(dāng)副邊電路逐漸增大達(dá)到峰值，Np不在有電流流過，此時(shí)Load由NS1以及Cout供能。原邊繼續(xù)為Lm，Cr儲(chǔ)能。

　　模態(tài)3：Q1，Q2均關(guān)斷，勵(lì)磁電流會(huì)繼續(xù)通過MOS管的寄生電容形成回路，如下圖所示，對(duì)C1電容充電，C2電容放電(將Q2兩端電壓降為0，為ZVS導(dǎo)通創(chuàng)造條件)。副邊無變化。

　　模態(tài)4：當(dāng)對(duì)C1、C2充放電完成后，勵(lì)磁電流將繼續(xù)通過Q2寄生二極管形成回路，直至Q2導(dǎo)通。

　　模態(tài)5：Q2導(dǎo)通，Q1關(guān)閉，Lm上的能量(儲(chǔ)存的磁能轉(zhuǎn)化為電能)形成兩條回路，副邊D2導(dǎo)通，為負(fù)載供電，電流逐漸增大。

　　模態(tài)6：勵(lì)磁電感Lm電流逐漸減小(副邊電流隨之減小至0)，當(dāng)Np電流大于Lm電流時(shí)，電流將反向?yàn)镃1放電，C2充電(為Q1的ZVS開關(guān)創(chuàng)造條件)。

　　模態(tài)7：C1,C2充放電完成后，電流將通過Q1寄生二極管形成回路。

　　模態(tài)8：此時(shí)重新回到Q1導(dǎo)通，Q2關(guān)閉的狀態(tài)，半橋LLC諧振的工作狀態(tài)走完一個(gè)周期。

　　3、半橋LLC諧振的工作原理

　　半橋即兩個(gè)由controller(IC)控制的MOS管，LLC及由Lr,Cr,Lm構(gòu)成的諧振網(wǎng)絡(luò)。半橋LLC主要的工作原理即為通過不斷開關(guān)Q1,Q2為副邊供能，LLC網(wǎng)絡(luò)主要作用為在開關(guān)電源工作時(shí)諧振，實(shí)現(xiàn)ZVS(Zero Voltage Switch，零電壓導(dǎo)通)，提高電路的運(yùn)行效率。