LLC電路的ZVS零電壓開通十分重要,如果能夠保證ZVS,則無論是開關管的損耗,還是開關管的DS電壓應力,都能夠得到比較好的效果。全球30A的開發過程證明,MOSFET的DS電壓應力較高的情況都是出現了硬開通。
但是,ZVS條件的獲得,有賴于精心的設計,和慎重的主電路、驅動電路參數選擇,及控制電路的配合。
如下圖所示,Vgs1為Q1驅動信號,Vgs2為Q2驅動信號,Ilr為諧振電流波形。
Q2在t0時刻關斷,電流在t1時刻反向,轉換為正值,因此,Q1必須在t1之前給出有效驅動信號,才能在電流反向為正時提供能量通路。
ZVS軟開關實現波形
但Q1是否能夠ZVS導通,取決于t0到t1時間段內圖示陰影部分Ilr和時間的積分,即這段時間電荷量,能否將Q1 結電容(或者外部附加電容)電荷抽走,并且將Q2結電容(或者外部附加電容)充到母線電壓。除此之外,考慮到變壓器的原邊繞組寄生電容,還要一部分能量來抽走變壓器原邊繞組寄生電容
上的電荷。也就是說,必須滿足下式:
如果開關管是MOSFET,并且MOSFET不并聯外接電容,只是利用它自身的結電容來實現ZVS,那么上兩式可變為:
上面將C
等同于
,這是因為MOSFET的結電容不是一個恒定電容,而是一個非線性電容,其容值是反比于其兩端電壓的平方根的。
之所以 與 有區別,是因為在工作頻率低于諧振頻率時,在t0時刻,因為勵磁電流近似恒定,變化率近似為零,因此變壓器的原邊電壓也近似為零,到t0時刻換向;而情況下,Q2關斷后主變立刻換向,因此從到,變壓器原邊繞組寄生電容的電荷轉移都由Q2關斷到Q1導通這段區間內的電流積分提供。
如下圖所示,在Vgs驅動到來時,電流已經反向,將待開通的開關管結電容充到一定電壓,喪失了ZVS條件。
ZVS軟開關條件喪失
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