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运用UCC24624同步整流器控制器进步LLC谐振转换器的功率

使用UCC24624同步整流器控制器提高LLC谐振转换器的效率-LLC转换器凭借简单、高效的优点而成为广泛用于PC、服务器和电视电源的拓扑结构。其谐振操作可实现全负载范围的软开关,从而成为高频和高功率密度设计的理想选择。

LLC转化器凭仗简略、高效的长处而成为广泛用于PC、服务器和电视电源的拓扑结构。其谐振操作可完成全负载规模的软开关,然后成为高频和高功率密度规划的抱负挑选。此外,LLC转化器选用电容滤波器,无需输出滤波电感。有了电容滤波器,LLC转化器还能够运用额定电压较低的整流器,然后下降体系本钱。此外,次级侧整流器可完成零电流转化,大大减少了反向恢复损耗。运用LLC拓扑结构的各项优势,可进一步进步功率,下降输出整流器的损耗。

用于LLC谐振转化器的同步整流器

运用二极管整流器时,如图1所示,悉数输出电流流过输出二极管。关于低电压或高输出电流运用,这些二极管整流器中存在明显的功率丢失和热应力。.带二极管整流器的LLC转化器

运用UCC24624同步整流器操控器进步LLC谐振转化器的功率

假如二极管用固定的正向电压降VF建模,则能够依据等式1估量每个整流二极管的损耗。,采纳这样的办法核算,关于具有0.5V正向压降的12V,10A输出规划来说,每个二极管产生2.5W的损耗,这意味着总功率丢失约为4%。

运用UCC24624同步整流器操控器进步LLC谐振转化器的功率

运用如图2所示的同步整流器(SR),MOSFET上的电压降或许远低于典型的二极管正向电压。

关于相同的规划,假如用MOSFET替换整流二极管,并经过恰当的操控,能够运用公式2核算传导损耗,次级侧电流形状与图3所示的正弦曲线相似。运用4 mΩ RDSon,每个整流器损耗可降至0.247 W,相当于总功率丢失0.4%。

运用UCC24624同步整流器操控器进步LLC谐振转化器的功率

图2.带同步整流器的LLC转化器

运用UCC24624同步整流器操控器进步LLC谐振转化器的功率

图3.LLC次级侧电流

LLC同步整流器操控的规划应战

能够经过监测其漏极-源极电压(VDS)来操控同步整流器。在同步整流器导通之前,电流流过其体二极管。体二极管正向电压降可用于触发同步整流器导通。在同步整流器导通后,其导通电阻变为电流检测电阻,VDS可用于在电流回转之前检测电流以关断同步整流器。虽然操控办法十分简略,但LLC谐振转化器同步整流器操控仍存在一些规划应战。

同步整流器关断时刻:LLC同步整流器操控的最大应战是在正确的时刻关断同步整流器。与反激式转化器不同,LLC同步整流器一般承载更高的电流并具有更高的di/dt。如图4所示,检测电压VSENSE用于同步整流器操控。

它包含RDSon压降(VSR)和由di/dt引起的封装电感(LD,LS)上的偏移电压。关于高di/dt和封装电感,该偏移电压或许很大而且同步整流器常常过早关断,这导致较长的体二极管导通时刻和较大的传导损耗。

运用UCC24624同步整流器操控器进步LLC谐振转化器的功率

图4.同步整流器操控器检测到的电压

突发形式运转:与LLC转化器中运用的同步整流器相关的另一个应战是突发形式运转。在突发形式期间,两个初级侧开关都将关断。开关节点电容器与LLC变压器磁化电感器谐振。这种低频寄生振荡有潜在的或许使同步整流器过错地导通并使输出将能量传递到初级侧,这将导致更多的传导损耗。

低待机功率:即便同步整流器节省了传导损耗,因为操控电路和栅极驱动器损耗,它们也会给体系添加额定的损耗。因为节省了很多传导损耗,因此在较重负载下这种额定损耗微乎其微。可是,在空载条件下,将SR操控器置于待机形式并运用SR体二极管进行整流,能够高效地禁用SR操控器。

牢靠性问题:因为电容滤波器的存在,假如两个同步整流器一同导通,则输出将经过变压器短路,而且估计会产生灾难性毛病。避免两个同步整流器一同导通至关重要,乃至应该考虑到由电路噪声引起的过错触发。

用于LLC转化器的UCC24624同步整流器操控器

为了完成更好的LLC谐振转化器功率,可引进UCC24624双同步整流器操控器与LLC操控器(如UCC25360系列)一同运用。UCC24624完成了同步整流器操控的VDS检测,以及针对LLC同步整流器操控应战的各种功用,使其成为完成高效LLC规划的抱负处理方案。

为处理同步整流器提早关断的应战,UCC24624完成了份额栅极驱动,以及可调理的+ 10.5 mV关断阈值。份额栅极驱动在电流下降沿下降同步整流器栅极电压。下降的栅极驱动电压会添加同步整流器MOSFET RDSon,然后导致同步整流器上的压降更高。这种添加的压降超过了封装电感引起的偏移电压。加上正关断阈值,UCC24624可将体二极管导通时刻降至最低。为了使具有更高寄生电感的封装(例如TO-220)更好地作业,经过运用从VSS引脚到同步整流器MOSFET源极引脚的外部偏移电阻,UCC24624可让规划人员进一步进步其关断阈值。这使得操控器更少遭到MOSFET封装的影响。

运用UCC24624同步整流器操控器进步LLC谐振转化器的功率

图5.用于LLC转化器的UCC24624双同步整流器操控器

为了改进突发形式运转,除了传统的停机消隐的办法外,UCC24624还选用自适应导通推迟时刻。在正常运转期间,导通推迟坚持很短,然后缩短体二极管导通时刻并进步功率。在突发形式运转期间,同步整流器运转从互补办法变为无转化办法。UCC24624可经过这一指示检测LLC是否已进入突发形式运转。这可添加导通推迟时刻,有助于按捺寄生振荡。在轻负载条件下,为供给额定的噪声按捺,导通推迟也会添加。自适应导通推迟时刻的这一功能,有助于在不献身功率功能的情况下按捺噪声。

UCC24624还具有内置的主动待机形式检测电路,而无需运用外部元件。关于空载时的LLC转化器,转化器以突发形式运转以调理输出电压。每个开关周期中的LLC同步整流器导通时刻依然很长,而转化器的均匀开关频率十分低。UCC24624依据转化器均匀开关频率检测轻载条件。它可使操控器在空载时进入待机形式,有助于完成低待机功耗。

为了进步牢靠性并避免两个同步整流器一同导通,将互逻辑运用于同步整流器操控的两个通道。在一个通道处于同步整流器导通时刻期间,一同制止另一个通道同步整流器导通。即便在体系噪声的搅扰下,互锁逻辑仍可进步运转的牢靠性。

总结

凭仗一切内置智能以及TI UCC25630系列LLC操控器,UCC24624为LLC转化器规划中的同步整流器操控供给了高效、经济的处理方案。

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