LLC諧振變換器具有軟開關、易于磁集成、高密度、低EMI和高效率等優勢,已在工業界得到了廣泛的應用。這里分享一個常用的PFC+LLC級聯式電源方案,原理框圖如圖1所示。市電(185~240V)輸入,由EMI濾波器進行濾波,再經過整流橋整流為直流電,通過對輸入電壓和開關管電流采樣,實現電流與電流同相位調制,提高輸入側功率因數。Boost PFC電路將輸入的交流電經整流和升壓變為400V直流電。半橋LLC諧振電路功率級包括:開關網絡、諧振腔、變壓器和全波整流四部分。開關網絡將直流電轉換為占空比為0.5的方波電壓,諧振腔濾除電流的高次諧波,諧振電流為正弦波。方波電壓經高頻變壓器變換為低壓方波信號,由全波整流電路整流為直流電源,最后,接至直流電子負載。電源采用電壓單閉環控制,電壓采樣電路對輸出電壓采樣,由PI調節器連接到控制器反饋引腳。電流采樣電路對諧振腔電流采樣,電流信號接至控制器過流保護引腳。PI輸出信號由UCC25600電源控制器中的壓控振蕩器(Voltage-Controlled Oscillator, VCO)轉換為頻率信號用于開關管驅動,驅動采用變壓器隔離,連接到開關管門極。LLC變換器是通過改變工作頻率的方式,調節諧振腔阻抗,實現電壓穩定輸出。
圖1 級聯式AC-DC電源架構(PFC+LLC)
前級Boost PFC硬件參考電路如圖2所示。
(a) PFC功率級電路
(b) NCP1654控制電路
LLC諧振變換器參考電路。
(c) 功率回路電氣圖
(d) 驅動電路
(e) 輔助供電
圖2 級聯式AC-DC硬件電路(PFC+LLC)
樣機調試波形
前級PFC輸入電壓、電流波形如圖3所示。
(a) 輕載 (b) 重載
圖3 交流輸入波形
圖3中,iin為電流波形;Vin為電壓波形
后級LLC變換器工作波形如圖4所示。
(a) 半橋上管工作波形 (b) 二極管工作波形
(c) 猝發模式 (d) 輸出紋波
圖4 LLC變換器工作波形
圖4中,a圖中vds為MOS管漏源電壓波形,vgs為MOS管門極驅動波形,ir為諧振電流波形。b圖中vd為整流二極管兩端電壓,id為流過二極管的電流波形。
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