4.主开关电源电路
(1)LLC谐振转换器工作原理
随着开关电源的发展,软开关技术得到了广泛的发展和应用,已推出了不少高效率的电路,尤其是谐振型的软开关电源和PWM型的软开关电源。近几年来,随着半导体器件制造技术的发展,开关管的导通电阻、寄生电容和反向恢复时间越来越小,这为谐振变换器的发展提供了又一次机遇。
对于谐振变换器来说,如果设计得当,能实现软开关变换,从而使得开关电源具有较高的效率。LLC谐振变换器实际上来源于不对称半桥电路,后者用调宽型(PWM)控制,而LLC谐振是调频型(PFM)。
LLC谐振电路简图如图10所示,工作波形图如图11所示。电路中有两只功率MOs管(S1和S2),其工作的占空比均为0.5。谐振电容为Cs。 Tr为匝数相等的中心抽头变压器,其漏感为Ls,激磁电感为Lm(Lm在某个时间段也是一个谐振电感)。从图11中不难看出,在LLC谐振变换器中,谐振元件主要由谐振电容Cs、电感Ls和激磁电感Lm组成,LLC变换器的稳态工作原理如下:
当t=t1时,S2关断,谐振电流给S1的寄生电容放电,一直到S1上的电压为零,然后S1的体内二极管导通。此阶段D1导通,Lm上的电压被输出电压钳位,因此只有Ls和Cs参与谐振。
当t=t2时,S1在零电压的条件下导通,变压器原边承受正向电压;D1继续导通,S2及D2截止。此时Cs和Ls参与谐振,而Lm不参与谐振。
当t =t3时,S1仍然导通,而D1与D2处于关断状态,T:副边与电路脱开,此时Lm, Ls和Cs一起参与谐振。由于实际电路中Lm>>Ls,因此在这个阶段中,可以认为激磁电流和谐振电流都保持不变。
当t=t4时,S1关断,谐振电流给S2的寄生电容放电,一直到S2上的电压为零,然后S2的体内二极管导通。此阶段D2导通,Lm上的电压被输出电压钳位,因此只有Ls和Cs参与谐振。
当t=t5时,S2在零电压的条件下导通,Tr原边承受反向电压;D2继续导通,而S1和D1截止。此时仅Cs和 Ls参与谐振,Lm上的电压被输出电压钳位,而不参与谐振。
当t =t6时,S2仍然导通,而D1和D2处于关断状态,Tr副边与电路脱开,此时Lm、Ls和Cs一起参与谐振。实际电路中Lm> >Ls ,因此,在这个阶段可以认为激磁电流和谐振电流都保持不变。
(2)主开关电源电路分析
该电源板主开关电源电路主芯片L6599DIC2)的引脚功能与实测电压见表3所示。
1)启动控制
IC2的供电电路如图12所示,T2B绕组的感应电压经D10整流,Q5、Z3稳压后输出Vcc2 (14V左右),供给PFC芯片,并通过Q9、Z4稳压后输出Vcc3 (12V左右)供给L6599D12脚。过流、过压、ON/OFF信号通过光耦IC4控制Q5的导通状态,进而控制PFC、LLC电路是否工作,以实现过压、过流保护与开/关机功能。
当IC2的12脚加上电压后,通过IC的内部电路给①脚(CSS)外接电容C27充电,如图13所示。此时C26可视为短路,R57与R61并联(阻值较小),L6599D的振荡频率升高,电源功率下降。当C27充满电时,C27可视为开路,振荡频率由R57决定,振荡频率降低,电源输出正常,由此实现变频软启动功能。