基于半橋LLC諧振式的通信電源設(shè)計研究

李承鵬 曹興鵬

摘 要 隨著互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的迅速發(fā)展，通信行業(yè)推動社會的進步，4G網(wǎng)絡(luò)普及使人們對便捷網(wǎng)絡(luò)依賴，對通信網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性提出更高的要求。通信電源可靠性備受行業(yè)關(guān)注，通信電源箱高效率智能化方向發(fā)展。通信電源設(shè)計直接影響通信質(zhì)量，要保證通信電源設(shè)計安全性。探討LLC諧振式通信電源設(shè)計，分析LLC諧振式半橋轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用，介紹其工作原理，LLC諧振式通信電源應(yīng)用具有更高效率。以500W通信電源樣機為研究對象，闡述LLC諧振式通信電源設(shè)計，為半橋LLC諧振式通信電源應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞 LLC諧振式半橋轉(zhuǎn)換器;通信電源;設(shè)計

隨著對全球通信覆蓋能力增長，通信電源迎來不斷擴大的市場。最初通信電源采用晶閘管相控整流技術(shù)，由于效率低逐漸被高頻整流技術(shù)取代，目前通信電源網(wǎng)絡(luò)中仍有低效率的老舊設(shè)備，通信電源要想高效率方向發(fā)展，逐步取代老舊通信電源。將電子技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)結(jié)合研發(fā)出數(shù)字化通信電源是電源工程發(fā)展目標(biāo)，當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)大量老舊電源系統(tǒng)無休眠功能，將通信電源滿載效率提升98%可實現(xiàn)高效率輸出，通過模塊休眠技術(shù)使系統(tǒng)效率提高。目前大量老舊設(shè)備中通信電源造成浪費電能占很大比重，通信行業(yè)發(fā)展與生活關(guān)系密切，移動網(wǎng)絡(luò)改變?nèi)藗兊纳罘绞?，快捷生活方式需要移動?shù)據(jù)中心通信系統(tǒng)支撐，需要移動通信系統(tǒng)通信電源供電系統(tǒng)保持穩(wěn)定運行。半橋LLC諧振式通信電源在中小規(guī)功率電源中得到廣泛應(yīng)用，設(shè)計基于半橋諧振式通信電源可滿足通信設(shè)備使用要求。

1半橋LLC諧振變換器工作電路原理

在通信設(shè)備中應(yīng)用半橋LLC諧振式變換器，需要了解技術(shù)工作原理，發(fā)揮LLC諧振式通信電源的功能。半橋LLC諧振式電路結(jié)構(gòu)中涉及Q1，Q2互補開關(guān)管，設(shè)計中驅(qū)動信號加入死區(qū)，保證電流正常運行，確保電源設(shè)計可靠性。半橋LLC諧振式結(jié)構(gòu)中，Q1，Q2體二極管由Ds1，Ds2為二極管電容，線路L形成諧振腔，更好地根據(jù)頻率變化調(diào)整諧振腔阻抗。

半橋LLC諧振式電路結(jié)構(gòu)應(yīng)用需考慮變壓器原邊邊電壓鉗位問題，LLC諧振式電路結(jié)構(gòu)涉及fr1，fr2諧振頻率，fr1=1/2π√LrCr，諧振頻率求解需要考慮影響因素，諧振電感為Lm和Lr，通過對諧振電感求解，解出LLC變換器諧振頻率，保證電路設(shè)計具有更高安全性[1]。半橋LLC諧振電路工作模式有三種，開關(guān)頻率滿足>fr2

F處于[t1，t2]區(qū)間LLC變換器工作中需明確電路組成情況，分析變換器工作過程。F處于[t1，t2]區(qū)間，LLC變換器工作中出現(xiàn)變化，S1柵極加上驅(qū)動信號，導(dǎo)致Ns處于上正下負情況，Lp，Vt鉗位選擇以n×V為主，分析串聯(lián)諧振問題Cs和Ls處于諧振狀態(tài)。F值處于理想狀態(tài)，諧振頻率保持理想狀態(tài)，電路工作具有更高安全性。Q1，Q2進入死區(qū)，諧振電流充電，Q1放電，導(dǎo)致Lr電流大于Lm電流，Q1體二極管導(dǎo)通，Q1實現(xiàn)ZVS開通，f>fr2，Cs和Ls處于串聯(lián)諧振狀態(tài)。LLC諧振變換器工作中，Ls，Lm變化較大，導(dǎo)致波形出現(xiàn)變化。

2半橋LLC諧振式通信電源設(shè)計

在設(shè)計半橋LLC諧振式通信電源時需考慮參數(shù)問題，參數(shù)設(shè)計涉及最大小電壓增益內(nèi)容，在設(shè)計半橋LLC諧振式通信電源中需考慮設(shè)備電源設(shè)計。參數(shù)設(shè)計中要保證最大輸入輸出電壓保持平衡狀態(tài)，根據(jù)APFC標(biāo)稱輸出電壓問題確定最小輸入電壓。首先要分析取值問題，增益效果 uLP/Ls比值k有關(guān)，峰值增益下k值較大，k值較小，MOS導(dǎo)通面臨較大損耗問題。

電壓增益計算考慮最大小電壓增益問題。Gmax=Vmax/Vmin×Gmin，Gmin=√k/k1-1。參數(shù)設(shè)計中為提升LLC半橋轉(zhuǎn)換器性能，需考慮參數(shù)優(yōu)化問題。本文從MOS管實現(xiàn)ZVS限制條件出發(fā)研究，利用MOS管實現(xiàn)ZVS中需保證最高輸出電壓大于ZVS所需能量，保證電感電流最大值I=（2×Cgps×Cstry）Vmax/Tij，Ggps是半橋離散點，MOS管分析中考慮I最終值，需較大修正，保證滿足LLC諧振式半橋轉(zhuǎn)換器需要[2]。利用LLC諧振半橋轉(zhuǎn)換器進行電源開關(guān)設(shè)計，需考慮變壓器設(shè)計，為實現(xiàn)變壓器等效效應(yīng)需集成2個電感。Nreal=n√k+1/k=16.76，考慮超負效應(yīng)選擇初級電源匝數(shù)184，銅線選擇直徑0.1mm，變壓器設(shè)計考慮諧振電感數(shù)量級問題，需保證數(shù)量級滿足變壓器結(jié)構(gòu)。

3500WLLC諧振半橋變換器應(yīng)用

本文以500W通信電源為案例設(shè)計LLC諧振半橋變換器通信電源，在500W通信電源設(shè)計中考慮APFC與DC級，APFC設(shè)計芯片選擇以6562型為主，DC級設(shè)計采取LLC諧振半橋轉(zhuǎn)換器，LLC諧振半橋轉(zhuǎn)換器直流電壓400V，需保持時間在20ms，APFC輸出電容二維2×330μF，設(shè)計中Gmin取值為1.12，Cs為電容串聯(lián)，整流二極管為60CPQ150。設(shè)計中需對ClassB取值限制，保證EMI具有較好性能。通過交錯PFC技術(shù)，可提升LLC半橋諧振變換器效率。

4結(jié)束語

在LLC諧振半橋變換器設(shè)計中，注意其工作電路原理，保證設(shè)計按標(biāo)準(zhǔn)要求進行。LLC諧振半橋轉(zhuǎn)換器工作中考慮最佳條件，提升半橋轉(zhuǎn)換器具有最佳性能。本文結(jié)合實際案例利用500WLLC諧振半橋變換器，了解LLC諧振半橋變換器開關(guān)電源設(shè)計中的作用，應(yīng)用LLC半橋變換器中注意結(jié)合實際情況，保證在電源開關(guān)設(shè)計中發(fā)揮作用。

參考文獻

[1] 唐茂棟.基于半橋LLC諧振式通信電源的設(shè)計[J].信息通信，2017（10）：219-220.

[2] 張立新，王旭東，李鑫，等.基于半橋LLC諧振式通信電源的設(shè)計[J].電氣傳動，2016，46（5）：34-37.