采用原边电流驱动的LLC同步整流技术.pdfVIP

采用原边电流驱动的LLC 同步整流技术 李东昊 袁波 杨旭 西安交通大学电气工程学院，西安 710049 摘 要 本文提出一种采用原边电流驱动的LLC 同步整流技术，它可以应用于输出低压大电流的场合，减小驱动电路的 损耗，提高驱动电路的功率密度。本文设计验证了一个300kHz ，200W 的LLC 谐振变换器，输入电压400V ，输出电压12V。 关键字 电流源驱动；同步整流；LLC 1．引言： 大大增加，这会降低效率。其次，如果有大电流流过 由于LLC 谐振变换器可以在宽范围输入电压和负 驱动电路，驱动电路本身的效率和功率密度就会降低， 载的情况下正常工作并实现高效率，LLC 谐振变换器 这就进一步影响了LLC 变换器的性能。 已经成为 front-end 直流变换器中常用的拓扑结构 为了解决电流源驱动同步整流技术应用于大电 [1]-[3]。然而，如果采用二极管整流，即便是使用肖特 流输出场合时的问题，文献[12]提出了一种新结构的 基二极管，它的损耗也有总损耗的一半左右[2 ，4] 。 LLC ，如图2 所示。这种新型的LLC 采集原边电流驱 为了实现更高的效率，同步整流技术是必要的。 动同步整流管（PCDSR: Primary Current Driven LLC 变换器有一个电流源输入的容性负载电路结构。 Synchronous Rectifier ），实质上它把一个带有全波整流 对于这种电路，变压器副边绕组的电压只有在同步整 的变压器分成两个分别带有半波整流的变压器，而且 流管关断之后才会换向[5，6] 。所以我们不能采集变压 励磁电感是外接的独立电感。这样，可以使用两个同 器副边电压来产生同步整流管的驱动信号。LLC 变换 步整流驱动电路，分别驱动两个同步整流管。它的优 器通过调频来实现保持时间内的要求以及输出电压的 点是：可以应用于输出低压大电流的场合；减小了驱 调节，当开关频率不等于谐振频率时，副边同步整流 动电路的损耗并且提高了驱动电路的功率密度。但是， 驱动信号与原边驱动信号并不同步。采用原边驱动信 这篇文章只给出了仿真结果，而且同步整流驱动电路 号驱动同步整流管将会降低工作效率，甚至导致变换 存在驱动速度慢的问题。在此基础上，本文对采集原 器无法正常工作[7] 。所以，在带有同步整流的LLC 变 边电流驱动的LLC 同步整流技术做了改进，改进后的 换器中，驱动方案成为一个重要问题。目前的同步整 同步整流驱动电路原理图如图3 所示。 流驱动方案有电压型驱动和电流型驱动。 文章第二部分详细介绍了采用原边电流的同步 IR 公司开发的 IR1167 芯片是通过检测同步整流 整流驱动技术的新型LLC 的结构和运行原理。第三部 管源极和漏极之间的电压 vSD 来产生驱动信号[8] 。但 分介绍了原边电流源同步整流驱动器的设计原则。第 是，同步整流管的封装电感会导致IR1167 检测到的源 四部分介绍了LLC 变换器的主变压器的设计。第五部 极、漏极电压超前于真正的 vSD ，这就会导致 IR1167 分设计并验证了一个200 kHz ，200 W 的带有原边电流 产生的副边驱动的关断时刻超前于原边驱动的关断时 驱动同步整流的LLC 谐振变换器，输入电压为250 V 刻，即占空比丢失。虽然使用更好封装的同步整流管， 到400 V ，输出电压为12 V。第六部分总结了本文的 例如direct FET 封装，能解决占空比丢失问题，然而， 工作。 IR1167 的工作频率被限制500kHz 以下，而且成本很 高，这都限制了这种LLC 同步整流方案的应用。 伴随着对 LLC 高频同步整流驱动的需求，电流 源驱动同步整流（CDSR：Current Driven Synchronous Rectifier ）似乎成为一种好的选择[10] 。目前常见的电 流源同步整流驱动技术是通过检测流过同步整流管的 电流来产生驱动信号。然而，这种电流源驱动同步整 流技术难以直接应用于大电流输出场合。首先，在高 频以及大输出电流应用场合，副边整流环路变得非常 敏感[11]，电路中的整流环路1、2 如图1 所