5 谐振电容器电压检测设计

在 HHC LLC 控制中，控制对象是半个开关周期内谐振电容器上的电压变化，由于数字控制器通常位于次级侧，因此需要通过增强型隔离来检测 VCR 信号。在参考设计 PMP41081 中，由电流检测变压器 (CST) 和放大器来实施，如图 5-1 所示

通过对电容器 Cs 上的 CST 电流求积分来重新生成 VCR 信号。并且，因为谐振电流仅包括交流分量，所以仅获得谐振电压的交流部分。换句话说，忽略谐振电容器上的任何直流失调电压或低频纹波。

此外，使用运算放大器将差分电压转换为单端电压，并应用自定义增益。建议添加另一个电流检测电阻，用于检测谐振电流，从而实现系统保护。

图 5-1 简化的 VCR 检测电路

在设计 VCR 检测电路参数之前，需要了解具有最大 VCR 电压振幅的 LLC 运行条件，这通常是指具有最小输入电压和最大负载电流的最小开关频率。这可以通过仿真或基于实际功率级的开环测试来实现。

然后，我们需要选择检测电容，以确保 CST 在运行时不会接近饱和状态。根据数据表中的 CST 匝数比和伏秒参数，可以通过以下公式计算检测电容器值的限制。

方程式 1.

C_{s} > C_{r} \times \frac{Δ V C R_{m a x}}{N_{c t} \times \frac{1}{5} \times {V T}_{p r o d u c t} \times 4 ∙ f_{s . m i n}}

选择检测电容器后，可以通过在此设计中将最大 VCR 检测电压匹配到 2.0V 来决定放大器 K_OPA 的差分检测增益，此增益受控制器的 ADC 范围所限制。考虑到普通放大器的稳定性，建议将差分检测增益设计为大于 1。

方程式 2.

K_{O P A} = \frac{2.0 V}{Δ V C R_{m a x}} \times \frac{N_{c t} ∙ C_{s}}{C_{r}}

总之，可以按照以下过程设计 VCR 检测参数：