代码改变世界

LLC 电路实现软开关的分析与总结

2025-06-15 11:16  斑鸠，一生。  阅读(688)  评论(0)    收藏  举报

1、电路

2、死区内谐振电流极性影响了ZVS的实现

　　2.1 ZVS的实现

上图Q2实现了软开关

　上图Q2硬开通，且Q1体二极管存在反向恢复电流

　　2.2 ZVS对驱动电压波形的影响 

 

ZVS的驱动电压波形

 未实现ZVS的驱动电压波形，存在米勒平台

3、带载下感性区域与容性区域的边界

　　 a） 非常接近感应区域和电容区域之间的边界。在 Q1 关闭后，谐振电路电流反向，节点 HB 振铃的一部分表现为一个小的“下降”，然后谐振电路电流变为负值，让 Q1 的体二极管开始导通。当 Q2 导通时，会出现电容损耗和 Q1 的体二极管反向恢复电流损耗。

 　　b） 在电感区域中略多，但 Ir 在死区时间内仍然越过零。节点 HB 振铃变大，Q1 的体二极管仍然短时间导通，当 Q2 导通时，Q1存在反向恢复损耗。

　　 c） 在电感区域更多，但仍然没有充分远离电容-电感边界。节点 HB 的振铃足够大，可以达到零，但 Ir 在死区时间内反向，电压再次上升。在死区时间结束时，电压没有达到 Vin，因此 Q1 的体二极管不导通，Q2 在导通时只有电容损耗。

 　　d） 全部位于感应区域，Ir几乎在死区结束时越过零。Q2 几乎是软开关，没有电容损耗。这可以被认为是在给定的 Tdead持续时间下可以实现 ZVS 的工作区域的边界。

　　注意：在节点 HB 振铃期间，Ir < ILm ,它们的差值流入变压器，其中一个次级半绕组正导通。所以，CHB 只与 Lr 共振。

4、空载下ZVS的实现

空载下未实现ZVS的波形

　特点：

    • 没有体二极管的反向恢复损耗
    • Q1是软关断，但是Q2是硬开通
    • Ir = ILm, 所以，CHB与Lr+Lm谐振

4、总结

 

 

 

　　实现软开关的条件是：

　　　　1. 在重载条件下，一个开关关闭时谐振电感电流必须与外加电压方向相同(感性工作区)，且足够大到另一个开关导通时，谐振电流在死区时间结束前不会反向。（实现ZVS需设计Ir 在tdead内不能换向）

　　　　在最低输入电压，最大负载的时候，最大增益落在感性工作区,设计实现ZVS允许的最大Q值。

　　　　2. 在空载时，一个开关关闭时的谐振电路电流（与外加电压方向的绝对相同）必须足够大到另一个开关导通前，在死区时间内完成VHB的降低。

　　　　在最高输入电压时，一定是工作在感性区域，此时需要考虑谐振电感在死区时间内有足够的能量完成Mosfet结电容的充放电，设计实现空载ZVS允许的最大Q值。

　　选择符合以上两种条件的最小Q值。

 

 

5、参考文献

　　LLC resonant half-bridge converter design guideline. AN2450 Application note

　　An introduction to LLC resonant half-bridge converter.AN2644 Application note