ZHCAFS3 September   2025 UCC25661

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2GaN 在 LLC 谐振转换器中的优势
    1. 2.1 效率更高
    2. 2.2 开关速度更快
    3. 2.3 寄生电容减小
    4. 2.4 功率密度提高
    5. 2.5 导热率高
    6. 2.6 结温更低
  6. 3LLC 谐振转换器
    1. 3.1 LLC 谐振控制器中输出电压 (VOUT) 与开关频率 (fS) 之间的关系
      1. 3.1.1 LLC 充电挑战
      2. 3.1.2 支持宽 VIN/VOUT 范围的 LLC
  7. 4LLC 转换器在采用 GaN 开关的电池充电器中的实际应用
    1. 4.1 要求和范围
    2. 4.2 锂离子电池的充电曲线
    3. 4.3 如何在电池充电器的 LLC 设计中支持宽 VOUT 范围
    4. 4.4 原型硬件
  8. 5总结

3.1 LLC 谐振控制器中输出电压 (VOUT) 与开关频率 (fS) 之间的关系

  • 为了维持谐振，LLC 拓扑使用 50% 占空比，这使得频率调制 (FM) 成为调节输出电压的唯一工具。
  • 谐振回路的电压增益取决于开关频率。
  • 控制器调节开关频率 (fS)，以便在负载或输入变化情况下保持所需的输出电压。

标称输出电压 (VO)→谐振回路以其谐振频率 (fR) 运行

方程式 3. f R =   1 2 π L R   ×   C R

达到谐振 (fS = fR)→电压增益接近 1，保持 ZVS，达到最高效率点

较高的输出电压 (VOUT)→降低开关频率 (fS)

为了升高输出电压，控制器会降低开关频率（频率接近或略低于谐振频率 (fR)）以增加谐振回路的电压增益。更多功率传输到输出端，从而升高电压。

低于谐振 (fS < fR)→电压增益 > 1，适用于升压模式。

传统 LLC 的电池充电 CC-CV 曲线图 3-2 传统 LLC 的电池充电 CC-CV 曲线
LLC 谐振工作频率范围图 3-3 LLC 谐振工作频率范围

较低的输出电压 (VOUT)→增加开关频率 (fS)

为了降低输出电压，控制器增大开关频率以降低谐振回路的电压增益。传输的功率更少，从而降低输出电压。

高于谐振 (fS > fR)→电压增益< 1，转换器调节更低的输出电压。但可能会丢失 ZVS（如果磁化电流不足，可能会发生）

表 3-1 开关频率与输出电压间的关系
输出电压变化 开关频率变化 Reason（原因）
输出 ↓ 频率 ↑ 增加增益
输出 ↑ 频率 ↓ 降低增益