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LLC 谐振转换器可提高直流－直流应用的效率 ____________________________________________________________________________________ 作者： Microchip Technology Inc. 高性能单片机部 资深应用工程师 Alex Dumais 近年来，对电源的需求日益增长，这直接使得采用数字控制成为交流－直流和直流－直流电源转 换应用的必威体育精装版趋势。数字控制具备设计灵活性、高性能和高可靠性。为了实现更高效的电源，人 们正在考虑使用不同的拓扑实现直流－直流转换。本文将讨论电感-电感-电容（LLC）谐振转换器 的数字控制、谐振转换器的优势以及数字控制的整体优势。 数字控制解决了对电源的需求 由于许多电源在大部分时间内工作负载远低于最大负载，以及/或者是工作效率最高时的负载，因 此在正常模式和低功耗模式下，经常要求提高效率。例如，80 PLUS®计划要求 115V 电源在20%、 50%和 100%的额定负载下至少达到 80%的效率。在这些工作点实现更高效率可获得铜级、银级、黄 金级或白金级的评级。对于 230V电源，最低的铜级标准要求效率在 20%负载下达到 81%，在 50% 负载下达到 85%以及在 100%负载下达到 81%。 美国能源部已通过 ENERGY STAR 数据中心能效计划将其对更高效产品的迫切要求扩展到数据中心。 此计划旨在解决信息技术（IT）设备以及不间断电源（UPS）中起支持作用的基础架构等设施的所 有高能耗方面的需求。 许多采购规范要求所购产品必须符合这些标准或通过其他公认的节能标准认证，这就强制供应商 必须达到这些级别的要求，否则就会失去市场。因此，实现更高效率迫在眉睫。高效率可以降低 运营成本，单单这一点就足以推动能效的改进。中高功率范围（200到 1000W）的应用（如电信） 正越来越多地实施损耗更低的电源，以控制供电和冷却设备的运营成本。 为实现最高效率，许多设计人员正转向数字控制，这也提供了设计灵活性、高性能和高可靠性。 利用低引脚数数字信号控制器（DSC）（如 Microchip Technology的 dsPIC® DSC），可通过这些 器件的数字信号处理（DSP）功能和智能电源外设实现复杂控制。在增加数字控制之前，需要了解 谐振转换器的基本原理。 谐振转换器的优势 工作在谐振模式下的转换器在电路的输入与输出之间的阻抗最小时，可提供更高的效率。利用谐 振转换器，为 MOSFET提供正弦电压或正弦电流并在接近于正弦电压或电流的过零点开关，可大幅 降低 MOSFET 的功率耗散。 1    在漏源极电压接近零时开关 MOSFET（即零电压开关，ZVS），以及在通过开关的电流为零时将 MOSFET 状态转换到另一个（即零电流开关，ZCS），可最大程度地减小 MOSFET 开关损耗。这种软 开关方法还降低了系统中的噪声，并提供增强的抗电磁干扰（EMI）性能。ZVS是高压高功耗系统 的首选。 在谐振开关转换器中，在开关周围增加电抗元件（电容和电感）以生成正弦电压或电流。谐振转 换器的三个主要类别为：串联谐振转换器（SRC）、并联谐振转换器（PRC）以及两者的组合—— 串并联谐振转换器（