如何实现高功率密度的工业电源
LLC谐振转换器是让谐振转换器与一个电感串联。这样一来，谐振电路中就有两个电感和一个电容，故名为L-L-C。图5显示了一个实例电路的增益特性。
图5 LLC谐振转换器增益曲线实例
在工作区域，电压增益首先随着频率的增加而降低，这确保了零电压开关所需的相位滞后。控制电路通过改变频率来改变系统增益。最小增益和最大增益之间的差距相当小，因此谐振转换器需要很窄的DC电压输入范围。在这个电源设计中，由PFC级提供窄输入电压范围，建议采用连续传导模式PFC级。
利用PF模压电感器C级，LLC转换器的输入可设置在400V左右。如果所需输出电压为12V、匝数比为40:1，则额定负载下需要1.2的DC增益。无论负载情况如何，频率始终不变。
为便于说明，假设输入电压提高到480V，则控制电路需把增益降至1.0，以保持12V的输出电压。在这种情况下，频率会在115kHz（满负载）和130kHz（20%负载）之间变化，从图中可看出何时决定不同负载下的增益曲线与增益为1.0的线在哪个频率下相交。利用前述应用中采用的前端PFC级，在缺输入半波的情况下需要一些额外的增益，即所谓的“保持”时间要求。
同步整流
次级端的同步整流级是利用新差模电感的FPP06R001模块来构建的，如图6所示。
图6 同步整流器模块如何连接在变压器的次级端上
用来调整次级电压的二极管通常由MOSFET代替，该模块包含了栅极驱动器和功率MOSFET，采用外引脚极宽的小型单列直插封装，可减小寄生电感和电阻。
利用模块来代替分立式组件可以提高效率、减小EMI并简模压电感器化总体设计。模块中MOSFET的RDS(ON)比分立式解决方案中的小10%，总体封装阻抗小16%，振铃因此减少，从而减小了EMI。栅极驱动器回路的尺寸很小，这又进一步减小了EMI辐射，增强了抗干扰能力，尤其是对漏极上的dv/dt干扰。由于两个棘手回路的布局都已在模块内完成，所以对设计人员而言总体设计变得较简单。
图7解释了让栅极驱动器靠近功率MOSFET为什么如此有用电感器大小。栅极驱动器的非零输出阻抗ZDRV 必须通过寄生阻抗Zstray1和Zstray2，以及栅极阻抗Rg来控制MOSFET，尤其是关断。这时，漏极上的高dV/dt加上栅极路径上的高阻抗功率电感器，可能引起MOSFET的寄生导通。而利用极短的连线和功能强大的栅极驱动器，几乎可以实现完美的开关。
图7 栅极驱动器电路中的寄生阻抗
通过分析功率MOSFET上的电压级，可以创建栅极驱动器信号，确定开关导通的准确时序。一旦完全导通，开关上的电压降可利用公式RDSON×IOUT 算出，因此RDSON越低，电压降就越低，功耗也越低（这时开关损耗忽略不计）。确定正确的功率开关导通和关断时间是非常重要的，这样就可避免体二极管的传导，后者会造成电流换向，最终增大电压降。
下表比较了在输出功率为400W（24V，17A）、结温为100℃时，采用不同整流器获得的结果：
有意思的是，输出整流器的功耗只与输出电流有关，而与输出电压无关。输出电流越高，同步整流解决方案就越有优势。肖特基二极管的实际限制在10A左右，超出这个限值，整流器的功耗会变得相当大，这是因为正向电压在某种程度上依赖于电流。不过，对于较高的输出电压，肖特基二极管可能更好，因为电流更小并且无需驱动电路。
电源系统
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