【導(dǎo)讀】在半橋LLC當(dāng)中，存在著各種各樣的波形，那么這些波形是如何產(chǎn)生的呢?這些波形又為何存在?本篇文章對(duì)半橋LLC電路中的波形產(chǎn)生過(guò)程進(jìn)行了較為詳細(xì)的講解，屬于一篇有針對(duì)性并且較為基礎(chǔ)的文章，希望本篇文章能對(duì)各位新手有所幫助。
半橋由兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件組成，以中間點(diǎn)為輸出，向外提供方波信號(hào)。LLC電路是一種包含了電容、電阻、電感等元件的電路網(wǎng)絡(luò)。在半橋LLC當(dāng)中，存在著各種各樣的波形，那么這些波形是如何產(chǎn)生的呢?這些波形又為何存在?
如果想要對(duì)半橋LLC所產(chǎn)生波形進(jìn)行分析，首先就需要從基本的諧振電路開(kāi)始入手。圖1是半橋LLC電路中經(jīng)常被來(lái)用作參考的波形圖，雖然給出了波形，但是卻沒(méi)有給出產(chǎn)生的原因。
LLC的之所以可以做到軟開(kāi)關(guān)，特別是FSW>FR1、FR1=FSW、FR1>FSW>FR2這三個(gè)區(qū)，是針對(duì)MOS管來(lái)說(shuō)的，不是ZCS，而是ZVS，因?yàn)镸OS在開(kāi)關(guān)過(guò)程中，開(kāi)通損耗占很大比例，相反IGBT關(guān)斷時(shí)由于尾拖電流造成的損耗就要比開(kāi)通過(guò)程的損耗大，所以IGBT如果滿(mǎn)足ZCS損耗就要小得多。
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之所以LLC諧振腔要呈感性，是因?yàn)樾枰妷撼半娏鳎梢詫⑸瞎荛_(kāi)通時(shí)，想象成正弦電壓剛好從0°開(kāi)始加在諧振腔里），一旦呈感性，則諧振腔的電流在上管開(kāi)通前的流通方向是負(fù)的，正是因?yàn)檫@個(gè)負(fù)電流，才能給上管放電、下管充電，使得上管MOS兩端的電壓為0，開(kāi)通前為0了，那么開(kāi)通時(shí)便實(shí)現(xiàn)了ZVS。如果呈容性，同理可知上管開(kāi)通前，諧振腔電流方向?yàn)檎?，下管靠體二極管來(lái)續(xù)流，上管截止，當(dāng)開(kāi)通的時(shí)候，下管體二極管由于反向恢復(fù)時(shí)間的存在，有可能會(huì)使母線(xiàn)電壓短路，從而炸管。但是可以利用此特性，在上管關(guān)斷前，諧振腔電流為負(fù)，實(shí)現(xiàn)ZCS，使得IGBT也可以適用LLC此類(lèi)拓?fù)洹?/div>
當(dāng)諧振腔電流與勵(lì)磁電流相等后，沒(méi)有電流流入“理想”變壓器初級(jí)繞組內(nèi)，所以初級(jí)繞組并未被鉗位到NVO，此時(shí)勵(lì)磁電感就呈現(xiàn)出電感的性質(zhì)，所以此時(shí)諧振頻率將改變成“L+L+C”，所以電流波形是一個(gè)斜坡（其實(shí)是一段曲線(xiàn)，因?yàn)槭钦也ǖ囊恍《?，所以次邊電壓為一條斜線(xiàn)，二階的導(dǎo)數(shù)是一階，就是一條線(xiàn)性的斜線(xiàn)）。
當(dāng)fsw>fr1時(shí)，此時(shí)勵(lì)磁電感并不參與諧振，圖1中電流波形之所以會(huì)突然被拉下來(lái)，是因?yàn)樯瞎荜P(guān)斷后，勵(lì)磁電流與諧振電流仍不相等，所以勵(lì)磁電感兩端電壓會(huì)被鉗位在nVo，而此時(shí)諧振電容上有電壓，所以電流會(huì)呈現(xiàn)(Vc-nVo)/Lr的斜率下降，諧振電流被“拉”到與勵(lì)磁電流相等。
LLC的核心思想是通過(guò)f（頻率）實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓原理。詳細(xì)原理如圖2所示。
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那么LLC是如何實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)的呢??
這里提到一點(diǎn)，即開(kāi)關(guān)頻率一定要大于最小諧振頻率（即由Cr和Ls、Lp的諧振頻率）; 為什么呢?因?yàn)?，這里必須保證這個(gè)諧振網(wǎng)絡(luò)為感性負(fù)載（電感的阻抗大于電容的阻抗）。為什么要這樣呢? 看下面的圖：
接下來(lái)解析一下圖3，設(shè)左邊最端點(diǎn)處的為零點(diǎn)（圖中為標(biāo)出），則由FHA可知，在半橋中點(diǎn)的電壓可以等效為 Vs=(2Vin/pi*sinw1t) ; 由于負(fù)載成感性，那么電流必將滯后電壓，，即Ip=A*sin(w1t-a), A表示一個(gè)常數(shù)，a為滯后的相位。 這樣，在零電壓即VS=0的時(shí)候，流過(guò)MOS管的電流為負(fù)值即通過(guò)體二極管。這個(gè)時(shí)候，驅(qū)動(dòng)MOS管，則能實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)零損耗;至于關(guān)斷呢?從圖3中可知，上管關(guān)斷時(shí)，MOS管有正向電流通過(guò)，然后由于MOS管兩端并接了緩沖電容，故使得電壓緩慢降低，從而實(shí)現(xiàn)了軟開(kāi)關(guān)的作用。電容存儲(chǔ)的能量，在下一周期會(huì)返回到DC電源中去。
