對(duì)于27V輸出的低壓大電流應(yīng)用場(chǎng)合，在前期的拓?fù)溥x型時(shí)，主要考慮了移相全橋，Boost+定頻諧振和Buck+定頻諧振三種拓?fù)洹Ｒ葡嗳珮蛲負(fù)渲校捎谛枰紤]低壓輸入、高壓輸出情況，匝比被限制在了4：4：4，導(dǎo)致在53.5V輸入，27V輸出額定狀態(tài)時(shí)，最大占空比小于60%，導(dǎo)致整機(jī)效率不高。對(duì)于Boost+諧振電路和Buck+諧振電路，諧振輸入電壓范圍被限制在100V以下，輸出為27V大電流情況，Q值比傳統(tǒng)AC/DC 諧振應(yīng)用中的Q值大得多，導(dǎo)致升壓能力有限，增益曲線非常平，不能采用原有的調(diào)頻控制，后級(jí)只能采用定頻控制。

對(duì)于Boost+定頻諧振拓?fù)鋪?lái)說(shuō)，其短路風(fēng)險(xiǎn)較大。Boost為升壓拓?fù)洌妇€電壓最低被限制在60V以上，短路時(shí)，需要快速控制諧振占空比，諧振控制需要來(lái)回切換，控制的風(fēng)險(xiǎn)較大。而Buck拓?fù)錇榻祲和負(fù)洌搪窌r(shí)，主管占空比能夠快速響應(yīng)，短路處理風(fēng)險(xiǎn)更小。Boost+定頻諧振拓?fù)渑cBuck+定頻諧振拓?fù)湎啾龋珺oost側(cè)MOS管選擇余地較小，一般Rdson更大，效率并不占優(yōu)勢(shì)。最后選定Buck+定頻諧振拓?fù)渥鳛镈CDC的拓?fù)洹?/p>

此時(shí)定頻諧振電路相當(dāng)于固定增益輸出。對(duì)于Buck+定頻諧振電路，后級(jí)諧振全橋電路采用開(kāi)環(huán)控制，使全橋諧振電路工作在諧振頻率點(diǎn)，通過(guò)調(diào)節(jié)前級(jí)Buck的占空比來(lái)控制整個(gè)變換器的輸出電壓。這種控制策略相對(duì)于只控制諧振工作頻率和兩級(jí)分開(kāi)控制而言，具有如下優(yōu)點(diǎn)：控制更為簡(jiǎn)單，后級(jí)全橋諧振電路的開(kāi)環(huán)輸入阻抗大，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定。實(shí)際電路中可以采用電壓外環(huán)，功率內(nèi)環(huán)的控制方式來(lái)工作。

圖2 Buck+定頻諧振電路控制示意圖

工作原理

在圖1所示的Buck+定頻全橋諧振拓?fù)渲校C振電路開(kāi)環(huán)控制，以50%占空比固定工作在諧振頻率點(diǎn)。這里Buck和諧振電路的開(kāi)關(guān)頻率相同。由于在大部分負(fù)載情況下，Buck的占空比都大于50%，故這里分析Buck占空比大于50%時(shí)的情況。電路可以分為8個(gè)工作區(qū)間，電路的主要工作模式和波形如下圖所示：

模態(tài)1【t0～t1】:t0時(shí)刻主Buck MOS管Q1導(dǎo)通，Buck電感電流上升。此時(shí)諧振電路的Q4，Q5管仍在導(dǎo)通，變壓器副邊電壓極性為上負(fù)下正，同步整流管Q8導(dǎo)通。此時(shí)變壓器原邊被箝位在-NVo，故iLm仍在線性下降，此時(shí)諧振頻率為fr。由于此時(shí)Buck電感電流大于諧振的輸入電流，Buck母線電容開(kāi)始充電，母線電壓上升。

模態(tài)2【t1～t2】: t1時(shí)刻，當(dāng)諧振電感電流iLr等于勵(lì)磁電流iLm時(shí)，關(guān)斷Q4，Q5管，此時(shí)開(kāi)關(guān)頻率等于諧振諧振頻率。諧振電感電流通過(guò)D3，D6續(xù)流，此時(shí)變壓器原邊電壓極性變?yōu)樯险仑?fù)，同步整流管Q7導(dǎo)通，由于此刻Q8電流為0，故Q8為零電流關(guān)斷。Lm被箝位至NVo，勵(lì)磁電流iLm開(kāi)始線性上升。此時(shí)諧振端輸入電流出現(xiàn)了突變反向，Buck電感電流仍大于諧振輸入電流，Buck電容繼續(xù)充電，母線電壓以更大斜率繼續(xù)上升。

模態(tài)3【t2～t3】: t2時(shí)刻，Q3，Q6開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，由于之前D3，D6已經(jīng)導(dǎo)通，故Q3，Q6為ZVS開(kāi)通，諧振電感電流iLr經(jīng)過(guò)Q3，Q6，變壓器副變電壓極性為上正下負(fù)，同步整流管Q7導(dǎo)通，電感Lm上的電壓被箝位在NVo，電流iLm繼續(xù)線性上升。此時(shí)諧振端輸入電流為近似半波電流，中間過(guò)程當(dāng)電感電流小于輸入電流時(shí)，母線電容開(kāi)始放電，Buck母線電壓下降。當(dāng)電感電流大于輸入電流時(shí)，母線電容重新開(kāi)始充電，Buck母線電壓上升。

圖3 電路工作模式及其相關(guān)波形

模態(tài)4【t3～t4】: t3時(shí)刻，諧振電感電流iLr等于勵(lì)磁電流iLm時(shí)， Q3，Q6開(kāi)關(guān)管管關(guān)斷，此時(shí)Q7電流減小到0，Q7為零電流關(guān)斷。D4，D5續(xù)流導(dǎo)通，變壓器原邊電壓極性變?yōu)樯县?fù)下正，同步整流管Q8導(dǎo)通。Lm重新被箝位到-NVo，勵(lì)磁電流iLm開(kāi)始線性下降。

模態(tài)5【t4～t5】: t4時(shí)刻，Q4，Q5開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，由于此前D4，D5已經(jīng)導(dǎo)通，故Q4，Q5為ZVS導(dǎo)通，諧振電流iLr流經(jīng)Q4,Q5，變壓器副變電壓繼續(xù)上負(fù)下正，Q8繼續(xù)導(dǎo)通。電感Lm上的電壓仍被箝位至-NVo，故iLm繼續(xù)線性下降。

模態(tài)6【t5～t6】: t5時(shí)刻，Buck主MOS管關(guān)斷，Buck電感電流通過(guò)D2管進(jìn)行續(xù)流，Buck電感電流開(kāi)始減小。此時(shí)諧振電路延續(xù)【t4～t5】狀態(tài)。

模態(tài)7【t6～t7】: t6時(shí)刻，Buck的同步管Q2導(dǎo)通，由于之前電流流過(guò)D2，Buck同步整流為ZVS開(kāi)通。此時(shí)諧振電路延續(xù)【t4～t5】狀態(tài)。

模態(tài)8【t7～t8】: t7時(shí)刻，同步整流管Q2管關(guān)斷，電感電流繼續(xù)通過(guò)D2續(xù)流，Q2為硬開(kāi)關(guān)關(guān)斷。到t8時(shí)刻Q1管重新開(kāi)通。此時(shí)諧振電路延續(xù)【t4～t5】狀態(tài)。