浅谈LLC谐振回路电流分析与测量

在许多应用中，都要求前端转换器具备宽输入电压范围和高效率。由于在宽输入电压范围时效率较低，因此大多数PWM DC-DC转换器都不能满足这些要求。因其电压增益特性和小开关损耗特点，人们提出使用LLC来实现高效率和宽输入电压范围要求「1」。这篇应用报告为您介绍对LLC谐振回路电流的分析。文章讨论和比较了功率电阻、电流变换器和电流探针三种电流测量方法，并介绍了这些电流测量方法的优点、缺点和应用情况。实验结果与理论分析相一致。
　　1引言
　　LLC是前端DC-DC转换器的最佳备选项，它可以满足宽输入电压范围和高效率要求。UCC25600专为使用谐振拓扑结构的DC/DC应用而设计，特别是LLC半桥谐振转换器。这种高度集成的控制器只有8支引脚，并使用小尺寸封装，它可以极大简化系统设计和布局，同时还可以缩短产品上市时间「2」。因此，我们把LLC半桥谐振转换器作为一个例子，来分析谐振回路电流。
　　2谐振回路电流分析
　　图1为一个LLC谐振半桥转换器电路。
　　S1和S2为一次MOSFET. CS1和CS2为MOSFET漏极和源极之间的寄生电容器。
　　DS1和DS2为MOSFET的体二极管。
　　Lr和Cr为谐振电感器和谐振电容器。
　　Lm为变压器的磁电感器。
　　n为一次和二次线圈的匝数比二次整流器包含D1和D2. CO为输出电容器。
　　RL为负载。
　　Vin为输入电压，而VO则为输出电压。
　　
　　图1 LLC谐振半桥转换器
　　LLC谐振转换器共有2个谐振频率：一个由Lr和Cr产生，如方程式1所示；另一个由Lr、Lm和Cr产生，如方程式2所示。一般而言，按照设计，正常输入电压时LLC工作在fr频率下，从而实现最佳效率。开关频率大于fr.一次MOSFET的ZVS可以实现，但是二次二极管的ZCS无法实现；它被称作LC串联谐振。当开关频率低于fr但高于fm时，可以同时实现ZVS和ZCS.由于某个时间内会出现Lr、Lm和Cr谐振，因此它被称作LLC串联谐振。在参考文献「3」中，大部分负载范围的开关频率均低于fr，因此本应用报告会对频率低于fr的工作情况进行分析。