基于輸入電壓調節于LLC-SRC效率最佳化設計考量
由圖7與圖8可知,當轉換器工作在fs《f0狀態下,負載變化時,操作頻率變化圍較窄。可是因其關斷電流(turn off current)受激磁電感(Lm)加入諧振的關S,在負載變化時都會維持在一定值。
比較圖7與圖9,兩種操作模式下,在fs《f0狀態時,二次側輸出漣波電流較大。因此較不適用于大電流輸出之應用。
比較圖9與圖10,當負載變化時切換頻率變化圍較大。負載越輕操作頻率越高以穩定輸出電壓。但過高的操作頻率會使得切換損失增加而影響輕載的轉換效率。另外我們可以發現在此操作模式下,一次側切換晶體的關斷電流并不會受到激磁電感(Lm)的影響。亦即在此模式下,激磁電感并沒有參與諧振。也因為這個特性,我們可以很容易的最佳化滿載效率。
比較圖9與圖11,兩者皆操作于fs》f0區間,在圖11中,一次側切換晶體(MosFET)的關斷電流(turn off current)已明顯減少。
系統搭配
綜合以上論述,當我們要使用串聯諧振轉換器應用在大電流輸出時,應該考慮將其操作于fs》f0模式中。如此可以得到最佳化的滿載效率(不考慮同步整流)。但是相對而言,如何提高輕載及半載效率以及維持空載輸出電壓的穩定就變得極為重要了。由圖六我們可以得知,當負載低于20%時的增益曲線已經相當平緩,表示我們可能無法藉由提高工作頻率的方式來調整線路之增益。但是這個問題我們可以藉由突n模式(Burst Mode)來克服。如圖12:
在系統應用中,通常前級會搭配升壓型的功因修正線路(Boost PFC)。試想當交流市電輸入在低壓(115VAC)滿載時,升壓線路會將串聯諧振轉換器(LLC-SRC)之輸入電壓(Vin)提升至約390VDC,因此我們可以針對此輸入電壓最佳化串聯諧振網路之滿載效率。但是隨著輸出負載降低,半橋諧振網路的切換頻率會逐漸提高以穩定輸出電壓,因此在20%及50%負載時效率也會隨之下降。
此時我們必須透過一種降壓技術,將升壓型功因修正(PFC)線路之輸出電壓調降,來補償升壓級PFC的功率損耗。此降壓功能必須同時在低電壓(Low Line input)輸入以及非滿載條件下才會成立。雖然降壓方式是為平衡升壓型功因修正(Boost PFC)線路之功率損耗,但對于操作在fs》f0模式的串聯諧振轉換器而言,剛好也可以使其諧振網路(Resonant network)最佳化并改善了切換頻率提高的問題。
由于串聯諧振網路的直流電壓增益(Gain):
因此在輸入電壓(Vin)固定的條件下,必須藉由調整切換頻率(fs)的方式調整線路增益以達到穩定輸出電壓的目的。反之,當輸入電壓(Vin)變化時,操作頻率(fs)將會被固定。這種方式反而是比較適合用在fs》f0的串聯諧振控制模式中。以上例說明
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