交流/直流和隔离式直流/直流开关稳压器
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1.6谐振变换器设计挑战
接下来我们来了解一些
我们在设计变换器的时候
可能会遇到的一些挑战
尽管基波分析法能够帮助我们
更好的理解谐振变换器的增益特性
但是我们在设计当中
还是要考虑诸多细节
比如说谐振变换器的运行状态
动态响应能力
以及元器件的寄生参数的影响
谐振变换器的运行模式
与 PWM 变换器相比会复杂很多
不只有连续模式和断续模式
在不同频率和不同负载的条件下
LLC 可能会出现五种如下的运行状态
另外副边的二极管关断时间
不仅仅取决于负载
也取决于开关频率
同步整流的控制将会变得非常复杂
所以简单的直驱同步整流通常是无法实现的
我们需要专门的控制去对
整流管的 VDS 电压进行检测
来控制整流管的关断和开通
另外传统的谐振变换器
一般采用变频控制
其控制框图如右边第一个图所示
即输出电压经过采样 补偿
得到指令信号去控制压控振荡器
产生相应频率的驱动信号
来控制开关管
所以它只有一个电压环
类似 PWM 控制中的电压模式
是一个二阶系统
在传递函数中存在一个双极点
使得环路变得难以补偿
并且限制动态响应
而且由于没有采样输入电压作为前馈
系统对输入电压的波动抑制能力
也是比较差的
为了提高动态响应能力
电流模式的谐振变换器最近广为应用
例如 TI 的最新 LLC 控制器
UCC256301 所采用的混合滞回模式
我们称之为 HHC
就是通过采样谐振电容上的电流
和输出电压来实现电流模式的控制
它的系统框图如右所示
谐振电容上的电流
通过两个分压电容获取
然后与输出电压反馈补偿
得到产生的两个作为指令的阈值
进行比较产生驱动信号给功率级
由于采样的是原边的电流信号
HHC 天然的对输入扰动具有很好的抑制能力
并且快速响应能力也是相当好的
这几张波特图展示了
变频控制和 HHC 的频率响应特性
蓝色的曲线是变频控制
红色的曲线是 HHC
可以看出来 HHC 是一个一阶系统
没有一个双极点
使得补偿变得非常容易
从左边的两张负载跳变的测试波形可以看出
频率控制的变换器在负载跳变的时候
电压跌落高达 20%
而 HHC 控制下的谐振变换器
只有 1.25% 的电压跌落
证明了 HHC 的动态响应是非常快的
这有利于我们减小输出电容
同时又保持比较好的动态响应能力
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