李建霖，王樂鵬，吳亞杰，廖樹龍，郭 科

（珠海泰為電子有限公司，廣東 珠海 519000）

0 引 言

隨著人們對功率密度的要求越來越高，常規(guī)半橋LLC拓?fù)洌ㄒ妶D1）很難滿足大功率拓?fù)涞男枨?。為了降低二極管D1、D2的損耗，使用場效應(yīng)晶體管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET）替代二極管（見圖2）[1-3]。受同步整流MOSFET功率限制，采用多個(gè)MOSFET并聯(lián)的方式能夠提高輸出功率（見圖3）。隨著功率的進(jìn)一步增大，變壓器單個(gè)副邊繞組輸出功率受到限制，出現(xiàn)了2個(gè)及以上副邊繞組（見圖4）。此時(shí)再加上多個(gè)MOSFET并聯(lián)，可以進(jìn)一步增大輸出級功率，但由于磁性器件、MOSFET及電路參數(shù)的差異，每個(gè)MOSFET流過的電流不相等，流過電流偏大的MOSFET管損耗增大且老化加速，帶來更大的系統(tǒng)偏差，最終影響整個(gè)電源的壽命[4,5]?；诖耍槍Υ说蛪捍箅娏鞯牟⒙?lián)結(jié)構(gòu)拓?fù)?，提出了一種同步整流均流控制方法。

圖1 常規(guī)LLC

圖2 帶同步整流LLC

圖3 MOSFET并聯(lián)的同步整流LLC

圖4 變壓器多抽頭式MOSFET并聯(lián)同步整流LLC

1 控制方法分析

一般情況下，不均流會導(dǎo)致MOSFET之間的環(huán)流。MOSFET并聯(lián)的同步整流LLC中，由于MOSFET及驅(qū)動電路的差異也會存在環(huán)流，但這個(gè)環(huán)流很小，通常可以忽略。當(dāng)采用變壓器多抽頭式MOSFET并聯(lián)同步整流LLC拓?fù)鋾r(shí)，變壓器線材、繞制、間隙等導(dǎo)致副邊繞組不一致，進(jìn)一步增大MOSFET之間的環(huán)流，因此本文主要圍繞此拓?fù)溥M(jìn)行均流控制分析。MOSFET之間的環(huán)流如圖5所示，通常存在于Qr1與Qr3、Qr2與Qr4之間。如果能夠檢測MOSFET的電流，就能清楚環(huán)流大小及方向。但此方法需要增加2個(gè)電流采樣，如果采用電阻分壓的方式采樣電流，電阻上流過的大電流會增加損耗；如果采用電流互感器來采樣電流，則會增加電源成本和面積[6,7]。

圖5 MOSFET之間的環(huán)流

LLC普通單環(huán)控制策略如圖6所示。

圖6 普通單環(huán)控制策略

在此基礎(chǔ)上，將MOSFET Qr1（Qr2）的漏級電壓與MOSFET Qr3（Qr4）的漏級電壓進(jìn)行差分放大，送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog to Digital Converter，ADC）輸入引腳。雙環(huán)均流控制策略如圖7所示。

圖7 雙環(huán)均流控制策略

CONTROLLER1支路是常規(guī)的LLC控制器環(huán)路，ADC采樣的直流電壓進(jìn)行閉環(huán)控制并輸出PERIOD周期值，經(jīng)PWM模塊生成PWM1和PWM2信號，分別用于控制LLC原邊MOSFET。CONTROLLER2支路在對副邊Qr3、Qr4的漏極信號進(jìn)行差分放大后送入數(shù)字控制芯片的ADC模塊，為了減少噪聲的干擾，通常在信號進(jìn)入ADC之前引入低通濾波器。CONTROLLER2支路的輸出Adj_Err與CONTROLLER1支路的輸出PERIOD進(jìn)行組合控制后得到PERD，經(jīng)PWM模塊生成PWM3和PWM4，分別用于控制LLC副邊同步整流管。

2 仿真驗(yàn)證及分析

通過MATLAB搭建700 W LLC諧振變換器仿真模型，電路參數(shù)取值如表1所示。

表1 LLC諧振變換器仿真電路參數(shù)

未使用均流控制策略時(shí)的上下抽頭電流、電流差值（80倍）放大波形如圖8所示，使用均流控制策略后的上下抽頭電流、電流差值（80倍）放大波形如圖9所示。

圖8 未使用均流控制策略時(shí)的電流波形

圖9 使用均流控制策略后的電流波形

通過對比圖8、圖9的波形，上下抽頭電流最大偏差值由0.18 A減小到1 μA以下，效果非常明顯。經(jīng)過優(yōu)化后的電源運(yùn)行更均衡，效率更優(yōu)。

3 結(jié) 論

通過研究雙環(huán)控制和組合控制相結(jié)合的控制策略，能夠降低大功率LLC同步整流之間的環(huán)流。最終結(jié)果表明，本文所提雙環(huán)控制策略在不增加電源成本和體積的基礎(chǔ)上，能夠有效實(shí)現(xiàn)同步整流管的均流，減少電源損耗，延長電源的使用壽命，適用于大功率低壓大電流電源。