LLC諧振電路在時,若副邊短路,則原邊阻抗為零,電流理論上無窮大:
這是一個非常危險的狀態,開關管要承受根本不可能承受的電流應力,必然導致過流損壞。
并且,一旦出現 f = fr,同時副邊短路,電流上升速率很快,幾個開關周期內,電流就已經達到額定電流的數倍,若電流過大,開關管進入放大區,很容易出現熱量累計導致開關管結溫超標而損壞。如下圖所示,開關管導通態DS電壓最大處已經到了20多伏。
短路態驅動、諧振電流及開關管DS電壓波形(CH1為諧振電流,CH2為驅動,CH3為開關管DS波形放大圖)
解決該問題的關鍵在于改變短路瞬間原邊阻抗。不難發現,要么改變工作頻率,要么改變原邊諧振電路參數,均可使原邊阻抗絕對值不為零,從而達到保護的目的。
主要有兩種途徑:
1. 通過環路和保護電路實現過流保護。
如逐波限流、電流環路等,本質為改變工作頻率,或者升高工作頻率,原邊阻抗呈感性,或者降低工作頻率,原邊阻抗呈容性,均可達到保護的目的。
2. 通過主電路參數的動態調整實現過流保護。
如下式,或者動態改變諧振電感的值,如采用飽和電感與諧振電感串聯,穩態飽和電感正常工作,短路飽和,可迅速將原邊阻抗拖離零值(未經驗證,可試用)。或者改變諧振電容的值,
Yangbo在其博士論文中提出一種方案,即采用對稱半橋方式,將諧振電容拆成兩只,并且分別并聯快恢復二極管;在穩態這兩只二極管因諧振電容電壓不到PFC母線電壓而不導通,當短路發生時,便開始導通,達到逐波限流的目的。其本質為改變諧振電容阻抗。
yangbo提出的短路保護方案
第1種方案比較易于實施,并且在全球30A整流模塊中得到了應用。全球30A整流模塊采用的是快速電流環加上低壓限寬電路的方法。
為何采用兩重保護呢?因為LLC電路在短路態幾個周期內電流已經上升到比較危險的狀態,而普通電流環路幾KHz的帶寬根本不足以保護到諧振變換器,但是能夠將短路后的電流控制下來。
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