全桥LLC电路移相发波原理详解

图 1 全桥LLC主功率电路

图 2 中心对称发波原理

在调宽状态当占空比较小的时候，由图 2可知调宽桥臂MOS管Sa和Sb的驱动信号有很长一段时间处于低电平，谐振电流只能流过MOS管的体二极管。一旦谐振电流衰减到0，体二极管就进入反向恢复状态，漏源电压Vds上升（在占空比较小的情况下，Vds可上升到PFC母线电压），此MOS管失去0电压开通条件，见下图的异常波形。

图 3 硬开通工作状态（Vout=5.6V/Io=238A）

这样调宽桥臂MOS管的开关损耗就增加了两部分损耗：反向恢复损耗和硬开通损耗。以12V3000W模块中使用的MOS管INFINEON IPW65R080CFD为例，假设开关频率为220kHz，则增加的开关耗有以下三部分组成，如此大的开关损耗将会使MOS管过热损坏。

1.反向恢复损耗：UPFC*Qrr*fs （手册中给出Qrr=1uC，实际IF和dIF/dt都小于手册数值，即便按照Qrr=0.1uC这部分损耗也有8.8W）

2.MOS管外并电容引起开通损耗：100pF*（400V）2*220kHz=3.52W

3. MOS管的Coss引起开通损耗： 135pF*（400V）2*220kHz=4.05W

为防止以上硬开通现象的发生，可在MOS管的体二极管反向恢复之前就发出开通信号将其沟道导通，即将调宽桥臂驱动信号的上升沿往前移，移至另外一开关管驱动信号的下降沿处（忽略死区时间），这等效为移相发波，见下图，调宽桥臂为超前桥臂，调频桥臂为滞后桥臂。

图 4 调宽桥臂的对称发波前沿往前移动（等效为移相发波）

图5 (a)对称发波实验波形

图5 (b)移相发波实验波形

图 5 计算占空比为35%时两种发波方式的工作波形（Vbus=320V，Io=100A）

上图是进入调宽态以后两种发波方式的对比情况：在计算占空比为35%时对称发波工作在硬开关状态，见（a）图，此时管子的温度急剧飙升，只能手动关机以保护模块，而移相发波仍然工作在零电压开通状态，MOS管的温度只有40摄氏度。

可见，在输出电流较大的情况下，移相发波能够很好的解决由于占空比太小而出现的过热问题（注：在低压轻载工作状态下，实际的占空比进一步减小，甚至接近于0，这就造成励磁电流的峰值太小，在死区时间内MOS管Coss的电荷无法被抽走，MOS管出现硬开通。这种硬开通是无法通过移相发波方式解决的）。