傳統的LC串聯諧振開關電源為了實現小型化,被迫提高其工作頻率.以減小濾波電感和開關變壓器的體積。但頻率的提高卻使開關損耗增加而效率下降,且開關噪聲變大。
LLC串聯諧振變換器主要采用電流諧振、只在開關從ON到0FF及OFF到ON期間是電壓諧振,其開關波形為正弦波,因而在給開關元件加上電壓時,不會流過大電流;而且利用開關元件的寄生電容實現零電壓開關(ZVS),可制成高頻、及噪聲極低的變換器。
傳統LC串聯諧振變換器電路如圖1所示(去掉Lm)。Lr為開關變壓器漏感,Cr為諧振電容,Tr1和Tr2分別用具有微小靜寂時間的50%N占比驅動。由于在h與Cr的諧振頻率f0時,輸入輸出增益較大為1倍,為了穩定輸出電壓,有必要提高工作頻率。但在理論上。空載時須將頻率提高到無限大,才能穩定工作。這是LC串聯諧振變換器的缺點。
增加Lm就是LLC串聯諧振變換器電路。與LC串聯諧振變換器不同,在開關變壓器的一次側并聯了小電感量的勵磁電感Lm,Lm的電感量僅是漏感Lr的3-8倍;此外,變壓器的磁芯留有氣隙,以適應小的勵磁電感。
FSFR2100是單片LLC串聯諧振變換器IC,包含了LLC串聯諧振變換器的全部功能:內部FET的VDs=600V.導通電阻0.32 Ω,體二極管的tn=120ns。●靜寂時間為固定的350ns。●工作頻率300kHz以上。●可程控的輕負載周期跳躍工作。●利用控制端(CON)可遙控ON/OFF。●輸入過電壓保護。●過電流保護(檢出電壓0.6V)。●熱擊穿過電流保護電路(檢出電壓0.9V)。●過熱保護電路。●較高、較低工作頻率設定。●穩定輸出的頻率控制。
FSFR 2100的①腳(VDL)為內部FET漏極電壓端;②腳(CON)為控制端,0.4V以下停止工作,0.6V以上正常工作,與光電耦合器連接可實現周期跳躍工作;③腳(RT)為頻率控制端,利用光電耦合器恒壓控制.以及較高、較低頻率和軟啟動設定;④腳(CS)為過電流檢出端,0.6V動作,0.9V熱擊穿過流保護動作,需接CR濾波器;⑤腳(SG)為信號地,與PG端子在控制電路的地作一點連接;⑥腳(PG)為電源地,低位FET的源極;⑦腳(LVcc)為控制電路電源端,25 Vmax,啟動電壓14.5Vtyp,停止電壓11.3Vtyp;⑧腳(NC)為空腳;⑨腳(HVcc)為高位FET驅動電源,通常LVcc:由電荷泵提供,對地電壓625Vmax;⑩腳(VCTR)為高、低位FET的連接點。
圖2是IC內部框圖,圖3是應用電路。輸入電壓為D(B40V-400V:輸出容量24V/8A、192W:T1的一次線圈36匝.電感630 μ (包括勵磁電感4951xH和漏感135 μ H);兩個二次線圈各4匝;諧振電容22nF。