在众多电源应用例如电压和电流中宽工作范围负载不可或缺。LED 照明和电池充电应用可作为典型 示例。凭借本身高效和用户友好型基波分析法 (FHA) 设计LLC 拓扑结构备受青睐。但也存在负载电流范围变宽时电压工作范围受限等缺点。此外尽管在串联谐振工作点附近采用 FHA 方法进行分析十分精确但当负载范围电压和电流明显变宽时可能就会失效。

      作为另一种负载谐振拓扑结构LCC 可用于宽范围负载工作的替代解决方案。但是LCC 拓扑结构的设计和简单的 LLC 结构不同因为 LCC 很少在串联谐振点附近工作整个电路可实现线性化。因此采用FHA 方法会导致精度不够从而需要在谐振回路的迭代优化上花费更多的设计时间和精力。

先说结论

LCC优点

        ~由于电流源特性类似电压范围更宽。

        ~在相同的频率范围内负载电流范围更宽这意味着具有宽输出电压的 LED 驱动器可在不使用突发模式的情况下深度调光,在一些室内电源调光深度可达0.1%。

        ~变压器不需要磨气隙节约成本

        ~抗输出短路的稳健性

        ~对寄生电容的抗扰性 LCC因为有Cp并联在变压器绕组上对寄生电容不敏感

        ~更容易集成变压器设计
LCC缺点

        ~通常比LLC需要更大的谐振电感

        ~强制性输出 OVP

        ~轻负载损失高于 LLC

        ~需要使用额外的并联谐振电容器

1基波分析法

当工作点远离 f R 时这种方法的准确性有限。随着负载范围变宽此情况还会而出现但仍然可用来定性描述 LLC 或 LCC 以便快速、直接地了解拓扑结构的特性。

        

        在 FHA 假设下可线性化 LLC/LCC 电路负载等效为与 Z P 并联的电阻 R e 。等效电路如下 图 所示。因为只有基波向输出端输送功率所以可用交流信号来分析电路。负载电阻 R o 可参考初级侧的 R e 值其产生的功率与实际负载 R o 相同。其数值计算方法为

 其中 nTR 是变压器初级侧与次级侧的匝数比。等效交流电路如下图 所示。

 

 因为输入和输出信号都是从方波转换为纯正弦信号所以从输入到输出的直流电压增益 GV.DC 等于交流电压增益可通过以下方式计算

        注意vo.sin 必须滞后于 vin.sin以便获得 MOSFET 的 ZVS。表 1 提供 LLC 和 LCC 的 GV 值。Re 归一化负载电流定义如下

 是串联谐振元件的特征阻抗 ZeVI 是半母线电压 (VBUS/2)

通过品质因数 Q e 描述电压增益和归一化负载电流品质因数 Q e 是指两个谐振频率 f HL 与归一化开关频率 f n之间的频率比值。不同于在 LLC 情况下使用两个谐振电感之间比率的 FHA 方法使用 f HL 术语可帮助我们更容易地理解电压增益扫描曲线。下一章说明基于 FHA 方法的 LLC 和 LCC 转换器

 2拓扑结构比较

        利用上述 FHA 方法说明 LLC 和 LCC 转换器的本质区别。包括工作范围、负载故障反应、电压增益、源极类型、寄生敏感度等问题。

        2.1软开关范围

         2.2 负载故障后果

        与漏电感相比LLC 变压器的磁化电感有限因此必须在中间铁芯腿上建立气隙 图 11 中的 L ag 用来控制

L P 值。同时这种气隙对于 LCC 变压器来说并非绝对必要的因素因为其磁化电感远远大于漏电感。这意

味着 LCC 变压器的制造更容易且更便宜。此外在 LLC 集成变压器中气隙周围的边缘场所引起的绕组损耗也是一个问题但 LCC 中不存在这种问题。

需要注意的是一旦使用集成变压器设计人员只能将并联谐振电容 C P 放置在变压器次级侧。对于 LV 输出应用来说由于额定电压较小这通常会降低电容成本。

 

        2.2.7 轻负载损耗

在轻负载情况下如果系统没有进入突发模式工作频率越高两种转换器的铁芯损耗就越高。同时LCC 仍需对 C P 进行充电直至达到相同的输出电压。这意味着轻负载条件下的循环能量增加并将进一步降低系统效率。因此对于轻负载条件下需要高系统效率的应用不建议使用持续工作的 LCC 。