新技術(shù)在開關(guān)電源中的應(yīng)用

隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展以及人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，對(duì)電源產(chǎn)品在尺寸，效率，可靠性，壽命及舒適性方面的要求越來越高，傳統(tǒng)的開關(guān)電源技術(shù)已經(jīng)很難再滿足這些要求。在70W - 500W交流-直流電源中，采用LLC諧振變換技術(shù)的開關(guān)電源效率要高于傳統(tǒng)拓?fù)溟_關(guān)電源，因此LLC諧振變換技術(shù)在電源產(chǎn)品中的運(yùn)用越來越廣泛。

下圖所示為一個(gè)典型的半橋LLC諧振變換器電路：

其等效電壓傳輸關(guān)系為：

fr1 為諧振腔的諧振頻率

x 為開關(guān)頻率相對(duì)諧振頻率的歸一化值

k 為變壓器勵(lì)磁電感量與諧振電感量的比值

Zr 為諧振腔特征阻抗

Re 為等效的負(fù)載交流阻抗

Q 為品質(zhì)因數(shù)

根據(jù)電壓傳輸關(guān)系公式可以畫出在不同變量條件下的電壓傳輸關(guān)系曲線：

參考以上LLC諧振變換器的電壓傳輸比曲線，可以總結(jié)出LLC變換器具有以下特點(diǎn)：

1.當(dāng)變換器設(shè)計(jì)工作在藍(lán)色區(qū)域(ZVS-零電壓開關(guān))時(shí)，LLC變換器一次側(cè)開關(guān)管在全負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)零電壓開通，開關(guān)管的開關(guān)損耗降至幾乎為零。同時(shí)，二次側(cè)的整流二極管可以實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān)，幾乎不存在反向恢復(fù)的問題，從而減少了損耗和對(duì)EMI的影響。

2.配合前級(jí)PFC電路，LLC變換器可以在寬負(fù)載范圍內(nèi)通過調(diào)節(jié)開關(guān)頻率來可靠地穩(wěn)定輸出電壓。同時(shí)，LLC變換器還可以依靠其電壓增益調(diào)節(jié)能力的優(yōu)勢(shì)，在不增加輸入電解電容容量的前提下，提供更長(zhǎng)的保持時(shí)間。

3.由于LLC諧振變換器能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)元器件的軟開關(guān)，開關(guān)損耗低，為提高開關(guān)頻率，減小磁性器件體積創(chuàng)造條件，進(jìn)而可以保持效率高的前提下，實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的小型化，高功率密度化，在無風(fēng)扇散熱設(shè)計(jì)條件下，保持元器件的低溫升，從而確保了電源的壽命和可靠性。

上圖顯示的是TDK-Lambda的基于LLC諧振變換技術(shù)的全新CUS350M系列電源，無風(fēng)扇自然冷卻式、350W交流-直流醫(yī)療電源，其滿載效率最高可達(dá)94.7%，與傳統(tǒng)拓?fù)涞耐愲娫聪啾龋s有5%左右的提升。

此外，CUS350M系列憑借新技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了1U高度的扁薄緊湊型設(shè)計(jì)，在自然冷卻條件下達(dá)到8.7瓦/立方英寸的高功率密度，在業(yè)界處于領(lǐng)先水平，其小型化的設(shè)計(jì)使其適于更多的設(shè)備安裝需求，自然冷卻可以減少粉塵堆積造成的侵蝕，無風(fēng)扇噪音為使用者營(yíng)造安靜、舒適的應(yīng)用體驗(yàn)。