從理想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)-準(zhǔn)諧振式充電機(jī)
2017-5-23 9:24:38??????點(diǎn)擊：
準(zhǔn)諧振QR（quasi-resonant ）的概念
為實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)電源技術(shù)低功耗技術(shù)，利用諧振的原理，在電路中加入小電感或電容元件，克服開關(guān)直流電源電路內(nèi)部產(chǎn)生的開關(guān)噪聲（或者電磁干擾EMT）使開關(guān)兩端的電壓或電流的變化呈正弦波的變化規(guī)律，在開關(guān)管在電壓過零ZVS （ZeroVoltage Switching）或電流過零ZCS （Zero Current Switching）的時(shí)候完成開關(guān)轉(zhuǎn)換，以消除電壓和電流的重疊，實(shí)現(xiàn)消除或減小功耗的目的。諧振只在整個(gè)電源能量變換的一個(gè)階段—開關(guān)轉(zhuǎn)換的時(shí)候完成（波形仍接近為方波），通過諧振使開關(guān)管在零電壓（或最小電壓）或者是零電流的時(shí)刻完成開關(guān)轉(zhuǎn)換，同時(shí)又保持方波開關(guān)直流電源的高能量傳輸模式，因此稱為準(zhǔn)諧振（quasi-resanent ）QR。
一年前看到j(luò)版發(fā)的那幾個(gè)工程師的“準(zhǔn)諧振”技術(shù)樣機(jī)，被深深震撼了！ZCS+ZVS，確實(shí)能實(shí)現(xiàn)MOS損耗最小化和最大限度提升工作頻率。
由于自己正準(zhǔn)備開發(fā)LLC架構(gòu)型的充電器，所以在開發(fā)中就把能實(shí)現(xiàn)ZCS作為兼顧的目標(biāo)之一。在初步整定LLC項(xiàng)目以后，按奈不住折騰開了工程師的“準(zhǔn)諧振”，下圖為折騰的母板，也是即將量產(chǎn)的LLC充電機(jī)。
空載波形（黃、紫為柵極波形，藍(lán)為電容端波形，綠為變壓器初級(jí)電流波形，下同）
中載波形
重載波形
實(shí)驗(yàn)結(jié)果，MOS由于處在ZCS狀態(tài)，損耗確實(shí)比較小，帶來的一個(gè)好處是方便把工作頻率做高，用較小的變壓器做出比LLC更大的功率。
但在實(shí)驗(yàn)中感覺“準(zhǔn)諧振”充電機(jī)技術(shù)相比LLC也不是沒有缺點(diǎn)，個(gè)人感覺電壓利用率比LLC要低，更適合多個(gè)并聯(lián)使用。
這款LLC充電電源全機(jī)僅用了一顆8位單片機(jī)，所以控制會(huì)比較粗糙，但對(duì)充電器來說，合適的脈動(dòng)反而對(duì)電池有利。
正因?yàn)橛昧藛纹瑱C(jī)，所以改變控制方式非常方便，波形上的尖峰估計(jì)是試驗(yàn)時(shí)外接變壓器引線過長引起的干擾。
“準(zhǔn)諧振"兩個(gè)回饋二極管會(huì)引起較大損耗，所以效率會(huì)比LLC的稍低。
“準(zhǔn)諧振"技術(shù)不失為一個(gè)很有亮點(diǎn)的控制方法，很佩服張工發(fā)散式思維的技求思路，再次感謝張工為我們帶來這么有特色的電路。
準(zhǔn)諧振拓?fù)溥€有一個(gè)好處是 EMI 遠(yuǎn)小于硬開關(guān)應(yīng)用的，其頻率將隨 400V 輸入電容上的紋波而變化，導(dǎo)致自然的頻譜擴(kuò)展。此外，由于開關(guān)行為在較低電壓時(shí)發(fā)生，開關(guān)噪聲減小，故共模 EMI噪聲也相應(yīng)減小。
LLC 諧振轉(zhuǎn)換器的實(shí)際工作范圍從 70W 左右到 500W 以上，帶有一個(gè) PFC 前端的 FSFR2100 已用于實(shí)現(xiàn) 200W 到 420W 的電源。對(duì)于高達(dá) 200W 的應(yīng)用，一般無需使用 FSFR2100 上的散熱器，但通常建議在輸出端使用一些肖特基二極管，而這些往往需要散熱器。此外，也可以采用同步整流方法，這時(shí)因?yàn)椴捎昧?MOSFET (雖然 MOSFET 的控制信號(hào)不易產(chǎn)生)，因此無需散熱器。對(duì)于采用了肖特基二極管的應(yīng)用，典型的峰值效率依照輸入電壓、輸出電壓和輸出功率情況，大約在 90%到 95%之間。
技術(shù)在于勇敢的嘗試和不算的探索，發(fā)現(xiàn)了新的觀點(diǎn)，不要只停留在腦內(nèi)的思考，要不斷的進(jìn)行試驗(yàn)，最后會(huì)發(fā)現(xiàn)不一樣的結(jié)果。- 上一篇：直流電源設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的程序設(shè)計(jì)錯(cuò)誤及解決方法 2017/5/23
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