第第頁(yè)三電平全橋LLC電路原理詳解三相模塊的母線電壓可以達(dá)到800V，如果（DC）DC仍然采用傳統(tǒng)的兩電平拓?fù)?，那么DCMOS管必須采用1200V耐壓的MOS管。而目前市場(chǎng)上這樣的MOS管型號(hào)非常少，而且很貴。如果采用三電平拓?fù)洌涂梢岳^續(xù)采用600V的MOS管了，型號(hào)豐富，成本也低。

三電平PWM控制已經(jīng)得到了成熟應(yīng)用，但是傳統(tǒng)的PWM拓?fù)湔w效率低，所以在三電平的基礎(chǔ)上，又采用了LLC拓?fù)?，該拓?fù)鋸某杀尽⑿实确矫娑嫉玫搅撕芎玫募骖櫋?/p>

三電平全橋LLC主電路拓?fù)?/p>

電路說(shuō)明：

1、諧振電感和諧振（電容）做成兩邊平衡的方式，是因?yàn)轫?xiàng)目組在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)如果是單Lr,Cr模式，MOS驅(qū)動(dòng)（信號(hào)）容易受干擾，拆成兩邊對(duì)稱放置以后，驅(qū)動(dòng)可靠性提高；

三電平全橋LLC電路拓?fù)涫疽鈭D如圖（圖五?3）所示，有8個(gè)開(kāi)關(guān)管S1～S8，需要8路驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)完成PFM（調(diào)頻）、PWM（調(diào)寬）控制，S1～S8對(duì)應(yīng)的高精度驅(qū)動(dòng)信號(hào)編號(hào)為PWM1～PWM8。

注：PWM并不單指控制策略采用PWM方式時(shí)的開(kāi)關(guān)信號(hào)，也包括PFM方式時(shí)的開(kāi)關(guān)信號(hào)。

三電平LLC電路拓?fù)淇驁D

在此三電平LLC電路控制中，設(shè)計(jì)8路驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM1～PWM8，從（圖五?4）的發(fā)波時(shí)序圖來(lái)看，這8路驅(qū)動(dòng)有下面的關(guān)系：

1)PWM1和PWM4，PWM2和PWM3，PWM5和PWM8，PWM6和PWM7相位互補(bǔ)（不考慮死區(qū)時(shí)間Td2和提前關(guān)斷時(shí)間Td1）；

2)PWM1比PWM2提前Td1關(guān)斷，PWM4比PWM3提前Td1關(guān)斷，PWM5比PWM6提前Td1關(guān)斷，PWM8比PWM7提前Td1關(guān)斷；

根據(jù)控制策略需要，PWM1～PWM8可以實(shí)現(xiàn)高精度PFM/PWM/PSM（或者同時(shí)實(shí)現(xiàn)其中兩個(gè)狀態(tài)，如PFM+PWM），在三種控制狀態(tài)（PFM/PSM/PWM）下PWM1～PWM8在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)的輸出波形如圖（圖五?4）所示，以高電平（或者為低電平）為有效電平，當(dāng)PWMx（x=1～8）為高時(shí)通過(guò)相應(yīng)的（驅(qū)動(dòng)電路）使得Sx導(dǎo)通，當(dāng)PWMx為低時(shí)通過(guò)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路使得Sx斷開(kāi)。

圖五4高精度驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)序圖

PFM/PSM/PWM三種工作態(tài)下的特性分別為：

1)在PFM狀態(tài)時(shí)，通過(guò)環(huán)路控制改變開(kāi)關(guān)頻率f（或者說(shuō)Ts），開(kāi)關(guān)頻率f在100kHz~250kHz之間調(diào)節(jié)，占空比固定為50%（不考慮死區(qū)時(shí)間Td2和提前關(guān)斷時(shí)間Td1），相移Tps為0；

2)在PSM狀態(tài)時(shí)，通過(guò)環(huán)路控制改變相移Tps，移相功率角在0～100%之間調(diào)節(jié)，f固定為最高開(kāi)關(guān)頻率250kHz，占空比固定為50%（不考慮死區(qū)時(shí)間Td2和提前關(guān)斷時(shí)間Td1）；

3)在PWM狀態(tài)時(shí)，通過(guò)環(huán)路控制改變占空比，占空比在0～50%之間調(diào)節(jié)，f固定為最高開(kāi)關(guān)頻率250kHz，相移Tps為0。

圖五5PFM模態(tài)下主要（工作原理）和波形

以常用的PFM為例，來(lái)說(shuō)明電路的主要工作原理和波形，如下圖五?5：

模態(tài)1[t0,t1]：在t0時(shí)刻，S1、S2、S7、S8同時(shí)開(kāi)通。諧振（網(wǎng)絡(luò)）中的原邊（電流）ip流經(jīng)上述開(kāi)關(guān)管，并以正弦形式上升。同時(shí)因?yàn)樽儔浩鞲边叡惠敵鲭妷恒Q位，故而勵(lì)磁電流im線性增加。副邊整流（二極管）中流過(guò)的電流取決于原邊電流ip和勵(lì)磁電流im之差；

模態(tài)2[t1,t2]：當(dāng)原邊電流ip諧振過(guò)峰值并下降到和勵(lì)磁電流im相等時(shí)，副邊二極管電流就減小為零，整流二極管DR1零電流關(guān)斷；

模態(tài)3[t2,t3]：在t2時(shí)刻，S1和S8先于S2和S7關(guān)斷。原邊諧振電流ip開(kāi)始對(duì)S1和S8的寄生電容COSS1和COSS8進(jìn)行充電，同時(shí)對(duì)S3/S4/S5/S6的寄生電容COSS3/COSS4/COSS5/COSS6放電，因此上述開(kāi)關(guān)管的寄生電容也參與了諧振過(guò)程；

模態(tài)4[t3,t4]：在t3時(shí)刻，COSS1和COSS8上的電壓上升到了Vin/2，鉗位二極管D1和D4導(dǎo)通，從而限制了電壓進(jìn)一步上升。同時(shí)COSS3+COSS4和COSS5+COSS6上的電壓也被鉗位在Vin/2。此時(shí)原邊諧振電流流經(jīng)S2、S7和D1、D4。

模態(tài)5[t4,t5]：在t4時(shí)刻，開(kāi)關(guān)管S2和S7關(guān)斷。與模態(tài)3相似，諧振電流ip開(kāi)始對(duì)COSS2和COSS7進(jìn)行充電和對(duì)COSS3+COSS4和COSS5+COSS6進(jìn)行放電。所以此階段上述6個(gè)寄生電容也參與了諧振過(guò)程。與此同時(shí)S3/S4/S5/S6的寄生體二極管導(dǎo)通，不但提供了電流回路使能量回饋至輸入端，也在變壓器上產(chǎn)生了反向的電壓偏置，使副邊整流二極管DR2導(dǎo)通，勵(lì)磁電感Lm被輸出電壓鉗位從而脫離諧振網(wǎng)絡(luò)。

在這一階段結(jié)束的t5時(shí)刻，COSS2和COSS7上的電壓為Vin/2，COSS3~COSS6上的電壓保持在零，諧振電流ip流經(jīng)S3~S6的寄生二極管，從而滿足了S3~S6零電壓開(kāi)啟的條件。此時(shí)如果S3~S6的開(kāi)（通信）號(hào)來(lái)臨，變流器將進(jìn)入后半個(gè)工作周期。

PSM/PWM工作原理均與PFM類似，