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[开关电源]

一种谐振短路封PWM驱动保护,适合软启动、过载及短路

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图1 电路拓扑



图2 电路波形
感谢杨帅的调试记录,公众号:开关电源仿真与实用设计,网址:https://mp.weixin.qq.com/s/HIjJnZmfiwpTR0dx5hqJJw,工作笔记:LLC的短路调试记录。现在已申请实用新型专利,欢迎LLC芯片的厂商和有技术需求的公司合作。
现有的电源谐振变换器,在其输出端负载或者变压器原、副边短路时,基本是通过提高开关频率实现短路保护,需要在几个脉冲后才能切断开关管驱动,响应速度较慢。直接切断开关管驱动实现短路保护,由于谐振变换器中电感电流不能突变,会导致流过开关管的体二极管的电流过大引发过热,这样的电源谐振变换器对开关管余量要求高,开关管余量不大时,开关管的体二极管容易产生高温而烧毁开关管,详细内容见杨帅公众号调试文章。
如图所示,当过流(短路)电流信号超过预设电流值,立即关断电路当前处于导通状态的开关管Q2、Q3,由于电感电流不能突变,电流从开关管Q2、Q3切换,通过开关管Q1、Q4体二极管向输入电源钳位,此时开通当前处于关断状态的开关管Q1、Q4,从而使流过开关管Q1、Q4的体二极管的续流电流从开关管Q1、Q4流过,大幅降低开关管热量。当电流降低到0或者设定值,关断所有开关管,等待电路重新启动。
本技术也可以用作谐振电路的PWM方式软启动,适用于各谐振,如:LLCLLCLCCCLLCCLLLC等谐振电路。

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沙发
tianxj01| | 2022-7-8 13:08 | 只看该作者
正经的LLC短路、过载保护,绝不仅仅是提高频率,切断驱动也是正常的策略之一,看上面这个说明,好像是指驱动桥臂过流关闭时候,将驱动相对的桥臂导通,使得降低续流管压降,这实现起来不难,但是非常不划算,因为一旦短路保护动作,最后一个动作肯定是在一段时间里面彻底关闭驱动动作,后续的电感电流,将由负载电流和续流管体二极管完成,直至衰减到零或者高频衰减震荡到零。
从保护系统设计的原理可知,在驱动被关闭前的最后时刻、电流肯定必须是在管子安全范围,所以后面这剩下的能量,只要不继续增加,对管子来说,就肯定是安全的,然后该电流会在非常有限的几个周期里面将彻底归零,该段时间总体能量很小,根本不会造成开关管过热,且过后肯定有一段时间用来进行短路、过载保护延时动作,故实际线路上也没有进一步处理的必要。
说实在的,LLC谐振变换器,短路状态可怕之处不是在于电流大小,而是在于严重过载或者短路时,将完全破坏设计的谐振状态,而进入到硬开关状态,此时的器件应力将完全背离设计指标,从而导致器件过应力失效。

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板凳
lineliu|  楼主 | 2022-7-10 08:16 | 只看该作者
tianxj01 发表于 2022-7-8 13:08
正经的LLC短路、过载保护,绝不仅仅是提高频率,切断驱动也是正常的策略之一,看上面这个说明,好像是指驱 ...

具体的参考一下杨帅的公众号,说明了为什么直接封波会热死MOS,要不也不会想这办法来解决热应力了。

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