LLC電路拓?fù)湟蚱淇梢詫?shí)現(xiàn)變壓器原邊開關(guān)管的ZVS開通

LLC電路拓?fù)湟蚱淇梢詫?shí)現(xiàn)變壓器原邊開關(guān)管的ZVS(Zero voltage switch)開通，變壓器副邊二極管的ZCS（Zero Current switch）關(guān)斷，成為高效率高功率密度需求下的主要DC/DC拓?fù)?，受到廣大工程師的青睞。但是實(shí)際應(yīng)用中怎么去驅(qū)動LLC的開關(guān)管呢？以全橋LLC為例，上開關(guān)管與下開關(guān)管不共地，因此我們需要隔離驅(qū)動上開關(guān)管。實(shí)際操作過程中，我們常采用兩種做法，第一種方法使用UCC27712這一類半橋式驅(qū)動來驅(qū)動一個(gè)半橋，第二種方法使用隔離驅(qū)動加隔離電源來驅(qū)動半橋的上管。為了防止功率地對控制地的干擾，目前第二種隔離驅(qū)動方案的使用越來越普遍。

UCC21520是一款隔離式雙通道柵極驅(qū)動器，可以提供4A sink電流，6A source電流，可以支持很高的開關(guān)頻率并有較高的隔離強(qiáng)度，常被用來驅(qū)動MOSFET，IGBT等。此芯片的驅(qū)動部分與控制部分之間隔離，內(nèi)部兩個(gè)驅(qū)動通道之間也隔離。所以工程師常用輔助電源分別產(chǎn)生三路隔離電源給全橋LLC的四個(gè)開關(guān)管做偏置電源。目前為了降低電路的復(fù)雜性，工程師開始嘗試用類似半橋驅(qū)動電路的自舉方式來使用這種芯片從而省掉兩個(gè)隔離電源(圖1)。

圖1

下面我們來分析下自舉電路的原理，當(dāng)下管開通時(shí)，VSSA被拉到GND, VDD會通過二極管和Rboot給CBoot充電，當(dāng)下管關(guān)斷時(shí)，VSSA電壓上升，二極管擋住Cboot反向泄放通路，并承受高反向電壓，VDDA作為上管的偏置電源為上管驅(qū)動提供能量。在開機(jī)階段，VDDA上并沒有電壓，而VDD已經(jīng)存在，所以開始的幾個(gè)周期下管一直存在驅(qū)動，而上管并沒有驅(qū)動之后驅(qū)動慢慢變大，就有可能導(dǎo)致LLC變換器工作在不正常的狀態(tài)?，F(xiàn)象如圖2。

圖2

針對這一問題，有如下改進(jìn)方法可以實(shí)施：

使用UVLO更低的UCC21520A代替UCC21520，從而更早的產(chǎn)生驅(qū)動。

Cboot電容不宜選太大，具體設(shè)計(jì)可以根據(jù)datasheet里的說明。

可以在上電之前先打開下管完成Cboot的充電，如圖3所示。

因?yàn)檫@一過程發(fā)生在啟動階段，電流并不大，設(shè)計(jì)諧振參數(shù)時(shí)適當(dāng)加大諧振電感的值也可以消除影響。

圖3

工程師多用改進(jìn)措施二，四加實(shí)測的方法檢驗(yàn)影響，均沒有發(fā)現(xiàn)問題，目前采用這種自舉方式在LLC電路中使用UCC21520的方法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于通信電源和車載充電機(jī)等場合。

審核編輯：何安