LLC谐振电路短路保护方案

  这是一个很危险的状态,开关管要承受根本不可能承受的电流应力,必然导致过流损坏。

  并且,如果出现 f = fr,同时副边短路,电流上升速率很快,几个开关周期内,电流就已达到额定电流的数倍,若电流过大,开关管进入放大区,很容易出现热量累计导致开关管结温超标而损坏。如下图所示,开关管导通态DS电压最大处已经到了20多伏。

  短路态驱动、谐振电流及开关管DS电压波形(CH1为谐振电流,CH2为驱动,CH3为开关管DS波形放大图)

  解决该问题的重点是改变短路瞬间原边阻抗。不难发现,要么改变工作频率,要么改变原边谐振电路参数,均可使原边阻抗绝对值不为零,进而达到保护的目的。

  如逐波限流、电流环路等,本质为改变工作频率,或者升高工作频率,原边阻抗呈感性,或者降低工作频率,原边阻抗呈容性,均可达到保护的目的。

  如下式,或者动态改变谐振电感的值,如采用饱和电感与谐振电感串联,稳态饱和电感正常工作,短路饱和,可迅速将原边阻抗拖离零值(未经验证,可试用)。或改变谐振电容的值,

  Yangbo在其博士论文中提出一种方案,即采用对称半桥方式,将谐振电容拆成两只,并且分别并联快恢复二极管;在稳态这两只二极管因谐振电容电压不到PFC母线电压而不导通,当短路发生时,便开始导通,达到逐波限流的目的。其本质为改变谐振电容阻抗。

  第1种方案比较易于实施,并且在全球30A整流模块中得到了应用。全球30A整流模块采用的是快速电流环加上低压限宽电路的方法。

  为何采用两重保护呢?因为LLC电路在短路态几个周期内电流已经上升到比较危险的状态,而普通电流环路几KHz的带宽根本不足以保护到谐振变换器,但能将短路后的电流控制下来。

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