LLC谐振转换器可提升DC-DC效率

表1：参考设计规范可满足许多电信电源的需求。

dsPIC33FJ GS为谐振转换器提供了数字计算功能。其40MIPS的性能和智能电源外设使其成为这一应用的理想选择。外设包括高速PWM(16位，周期分辨率为1ns)和可相移的输出等。

参考设计中的开关电路使用半桥拓扑，因此，半桥电压在0V与Vd=400Vdc标称值之间摆动。谐振回路由电容、电感和隔离变压器的磁化电感组成。由于设计使用变压器的磁化电感，因而无需使用外部电感，降低了系统成本。该设计也可将变压器的漏电感用作次级电感，无需另外添加外部电感，从而节省更多成本。

如果将谐振回路正确调整到开关频率，谐振回路将对基波频率呈现有限阻抗，而对所有其他谐波频率呈现非常高的阻抗。回路的阻抗会使电压与电流之间发生相移，从而允许进行零电压开关。初级MOSFET的零电压开关如图4所示。

图4：在该参考设计中，由于谐振回路电流与MOSFET电压存在相移，半桥MOSFET开关没有任何导通损耗。

设计次级侧时采用同步整流器代替二极管，以降低次级侧的导通损耗。这可以减小正向电阻(Rf)和二极管正向电压产生的损耗。图5给出了同步整流器的开关波形。

图5：为消除次级侧(同步)整流器的关断损耗，在MOSFET电流达到零后增大MOSFET的漏源电压。图注与图4相同，即绿线=MOSFET栅源电压，紫线=MOSFET漏源电压，黄线=MOSFET电流

对于同步整流，数字控制执行MOSFET开关无需在次级侧采用电流检测电路。这使得全波整流器设计的效率提高并且成本降低。图6给出了负载电流范围内的效率。额外的好处包括提高了补偿器设计的灵活性，因为DSC还实现了占空比控制的软启动。

图6：LLC在两个不同工作电压输入下的效率显示了其对输入电压的不敏感性。输出负载电流低于2A时，实现了超过80%的效率。负载更高时，最大效率为95%，而且输出负载电流从7到17A时效率曲线极其平坦。

由于可以通过易于重复编程的软件实现电源转换控制，数字解决方案使设计人员可以自由地创新并轻松修改或调整他们的设计。除了能够增加经济高效、创造价值的新功能，精确的数字控制还可以提高电源的可靠性。使用参考设计可以缩短开发时间和上市时间并缓解从设计之初就可能出现的制造问题。

本文小结

LLC谐振转换器的性能优势使得该设计方法成为了中、大功率电信应用提高能效的理想选择。同时，增加数字控制也为电子系统提供了设计人员期待的设计灵活性、高性能和高可靠性。为了轻松实现上述两点，参考设计提供最简单的方法来评估系统和缩短上市时间，或者更恰当地说，缩短达到更高效率的时间。