高功率密度的工业电源的实现（3）

LLC拓扑
　　
提高电源效率的方法之一是采用零电压开关拓扑。在这种拓扑中，电路中的电源开关在电压极低时导通。对于钳位感应开关MOSFET，导通损耗PONLOSS可由下式粗略求得：

　
IL为流经MOSFET的负载电流，VDS(SW)为MOSFET导通前的漏源电压，tON为导通时间，而fSW则为开关频率。
　　
在硬开关拓扑中，VDS(SW)是总线电压，对带有PFC前端级的应用来说一般约为400V。对于零电压开关，该电压被降至MOSFET二极管的正向电压降，在1V左右，从而极大地减小了导通开关损耗。
　　
图4所示为LLC谐振转换器的模块示意图。其核心组件是谐振网络，在输入端电压波形和流入输入端的电流之间产生相位滞后，加载在输入端的电压波形是方波，利用半桥或全桥电路很容易就可以从PFC输出电压中产生。



图4LLC谐振转换器模块示意图和零电压开关波形
　　
如果忽略桥式电路中死区时间效应以及更高阶谐波的出现，那么流入谐振网络的电流可近似表示为正弦波。由于流入谐振电路的电流滞后于电压基波，当MOSFET处于导通状态时，电流从两个方向流入，如图4所示。MOSFET在电流流经体二极管时导通，导致“零”电压开关。这种方法带来的一个额外好处是导通时产生的EMI较低，这是因为高dv/dt和di/dt转换时间要短得多，而且通常没有标准硬开关应用中不可避免的反向恢复效应。
　　
由于谐振电路的输出是周期性的，因此需要对之进行整流。这可以采用如图4所示的全波整流器或一个带中心抽头（centre-tap）的整流器来完成。
　　
最后，AC-DC电源中的谐振网络基本上都会采用一个变压器。该变压器执行两项任务：其一是提供初级端和次级端之间必需的安全隔离；其二是通过它的匝数比控制电源的总体电压转换比率。

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