ZHCUBL8A December 2023 – June 2024
建议的 CLLLC 转换器在变压器两侧都具有 GaN 开关器件。需要使用该开关来添加双向功能并使用同步整流提高效率。同步整流 (SR) 对于基于 GaN 的设计非常重要,因为第三象限损耗可能很大。
初级侧和 SR 的控制方案对于保持 ZVS 和高效率非常重要。根据负载,流过整流器件的电流可能是不连续的,当电流达到零时,开关应关断。开关提前关断可能会导致额外的第三象限损耗。延迟关断可能会导致电流从次级侧流回到初级侧。该电流会减小初级侧的关断电流,并导致初级侧发生非 ZVS 开关。此外,反向电流会导致无功功率并降低总效率。
为了控制 SR 时序变压器次级侧电流,需要检测一个过零。电流测量需要具有非常低的传播延迟。通常,这是通过 Rogowski 线圈完成的,但在本设计中使用了 TCMS1133 霍尔传感器。该电流传感器的典型传播延迟为 50ns。该电流传感器的输出路由到 C2000 MCU 中的 CMPSS 单元。当次级电流接近零时,CMPSS 单元为 EPWM 模块生成跳闸信号。在开关周期的开始阶段,电流信号具有很大的噪声,因此使用消隐时间来避免误跳闸。
LLC1 和 LLC2 稳定至 50% 占空比。这些 EPWM 模块从零相移开始。在应用软启动 (SS) 期间,两个单元之间的相移缓慢增加,直到序列到达图 3-9 所示的状态。
当 TBCNT 分别达到零和周期值时,H 和 L 信号的 SR 信号导通。对应于 SR 的 EPWM 相对于 LLC2 具有半个周期的相移,可确保 LLC2 和 SR 的上升沿同步。然后,SR 信号在短暂的消隐时间内被强制处于导通状态。需要利用这段时间使电流信号在开关噪声之后稳定下来。当消隐窗口结束时,EPWM 模块开始侦听来自 CMPSS 模块的跳闸信号。如果电流信号达到阈值,SR 信号将在周期结束前关断。在开关周期结束时,该信号无论如何都会关断,消隐窗口会在下一个半周期中重新启动。
提前选择电流阈值以补偿电流检测、隔离器和关断过程中的延迟。这会导致额外的第三象限损耗,但在谐振设计中,开关周期结束时的电流接近零,这些损耗很小。
在 SS 期间,SR 关断,并且整流通过第三象限导通来完成。
对于反向运行,初级侧和次级侧会改变其角色,CMPSS/EPWM 信号应在 C2000 中重新初始化。