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開關電源應用中,新技術是怎么游刃有余的?

發(fā)布時間:2015-10-14 責任編輯:echolady

【導讀】電子技術快速騰飛,人們環(huán)保意識的逐漸加重,促使電源產(chǎn)品逐漸走向尺寸越來越小,效率越來越高,可靠性越來越高,壽命越來越長,舒適度越來越強。傳統(tǒng)的開關電源已經(jīng)再也無法滿足要求,本文講述的是在70W-500W交流-直流電源中,開關電源采用LLC諧振變換技術,效率要比傳統(tǒng)的拓撲開關電源要高得多。

下圖所示為一個典型的半橋LLC諧振變換器電路:

開關電源應用中,新技術是怎么游刃有余的?

其等效電壓傳輸關系為:
開關電源應用中,新技術是怎么游刃有余的?

fr1為諧振腔的諧振頻率

x為開關頻率相對諧振頻率的歸一化值

k為變壓器勵磁電感量與諧振電感量的比值

Zr為諧振腔特征阻抗

Re為等效的負載交流阻抗

Q為品質因數(shù)

根據(jù)電壓傳輸關系公式可以畫出在不同變量條件下的電壓傳輸關系曲線:

開關電源應用中,新技術是怎么游刃有余的?

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

1.當變換器設計工作在藍色區(qū)域(ZVS-零電壓開關)時,LLC變換器一次側開關管在全負載范圍內實現(xiàn)零電壓開通,開關管的開關損耗降至幾乎為零。同時,二次側的整流二極管可以實現(xiàn)零電流開關,幾乎不存在反向恢復的問題,從而減少了損耗和對EMI的影響。

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

3.由于LLC諧振變換器能夠實現(xiàn)開關元器件的軟開關,開關損耗低,為提高開關頻率,減小磁性器件體積創(chuàng)造條件,進而可以保持效率高的前提下,實現(xiàn)開關電源的小型化,高功率密度化,在無風扇散熱設計條件下,保持元器件的低溫升,從而確保了電源的壽命和可靠性。

開關電源應用中,新技術是怎么游刃有余的?
上圖顯示的是TDK-Lambda的基于LLC諧振變換技術的全新CUS350M系列電源,無風扇自然冷卻式、350W交流-直流醫(yī)療電源,其滿載效率最高可達94.7%,與傳統(tǒng)拓撲的同類電源相比,約有5%左右的提升。

此外,CUS350M系列憑借新技術的應用,實現(xiàn)了1U高度的扁薄緊湊型設計,在自然冷卻條件下達到8.7瓦/立方英寸的高功率密度,在業(yè)界處于領先水平,其小型化的設計使其適于更多的設備安裝需求,自然冷卻可以減少粉塵堆積造成的侵蝕,無風扇噪音為使用者營造安靜、舒適的應用體驗。

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