3.2. Bộ cộng hưởng LLC
3.2.4. Nguyên lý hoạt động
Hình 3.15. Các vùng thời gian trong nguyên lý hoạt động.
Nguyên lý hoạt động của bộ LLC có thể chia ra làm 2 vùng thời gian. Ở khoảng thời gian thứ nhất, quá trình cộng hưởng xảy ra do tụ cộng hưởng Cr và điện cảm cộng hưởng Lr. Khoảng thời gian cịn lại q trình cộng hưởng gồm tụ cộng hưởng Cr, điện cảm cộng hưởng Lr và điện cảm từ hóa Lm . Bởi vậy bộ biến đổi LLC là bộ biến đổi đa cộng hưởng vì tần số cộng hưởng khác nhau ở mỗi khoảng thời gian.
a. Chế độ 1 (t1 –t2)
Van Q2 ngắt khơng hoạt động, vì dịng điện qua điện cảm Lr âm nên nó chạy qua diode của van Q1 tạo nên chuyển mạch ZVS ở van Q1. Dịng điện qua Lr bắt đầu tăng vì q trình cộng hưởng giữa Lr và Cr. Tại thời điểm này, diode D1 bên thứ cấp đang dẫn và điện áp qua Lm bị kẹp chặt vào điện áp đầu ra. Do đó, dịng điện ID1 bắt đầu tăng. Chế độ kết thúc khi dòng qua Lr tiến dương tại t1.
b. Chế độ 2 (t2 –t3)
Van Q1 đóng mạch hoạt động, tại thời điểm này dòng qua Lr dương và dòng chạy qua van Q1. Dòng qua Lr tăng lên vì sự cộng hưởng giữa Lr và Cr. Tuy nhiên, dòng qua diode D1 vẫn dẫn và điện cảm Lm bị chặn bởi điện áp đầu ra nên dòng qua Lr tăng tuyến tính. Chế độ kết thúc khi dòng qua Lr bằng giá trị dòng qua Lm và dịng qua D1 tiến về khơng ở t2.
Hình 3.17. Chế độ 2.
c. Chế độ 3 (t3 –t4)
Khi dòng điện qua Lr và Lm bằng nhau, điện áp thứ cấp của máy biến áp nhỏ hơn điện áp đầu ra, có nghĩa đầu ra đã bị tách khỏi MBA, bởi vậy dịng qua diode D1 bằng khơng trong suốt chế độ này, cả 2 diode D1 và D2 đều không dẫn. Khi Lm không bị chặn bởi điện áp đầu ra, Lm tự do để tham gia vào mạch cộng hưởng với Lr, Cr.
Hình 3.18. Chế độ 3.
d. Chế độ 4 (t4 –t5)
Van Q1 ngắt khơng hoạt động ở thời gian t3. Dịng qua Lr chạy qua diode của van Q2 tạo điều kiện chuyển mạch ZVS cho van Q2. Dòng qua Lr bắt đầu giảm do sự cộng hưởng giữa Lr và Cr. Cùng thời điểm này, diode D2 dẫn dòng và điện áp Lm bị chặn bởi điện áp đầu ra. Do đó, dịng qua Id2 bắt đầu tăng. Chế độ kết thúc khi dòng qua Lr âm ở thời gian t4.
Hình 3.19. Chế độ 4.
e. Chế độ 5 (t5 –t6)
Tại t4, van Q2 mở hoạt động. Tại thời điểm này, dòng qua Lr âm và dòng chạy qua van Q2. Dịng qua Lr giảm vì sự cộng hưởng giữa Lr và Cr. Tuy nhiên diode D2 dẫn dòng và điện áp qua Lr bị chặn bởi điện áp đầu ra, điều này có nghĩa dịng qua Lr giảm tuyến tính. Chế độ này kết thúc khi dịng qua Lr bằng dòng qua Lm và Id2 tăng đến khơng ở chế độ t5.
Hình 3.20. Chế độ 5.
g. Chế độ 6 (t6 –t7)
Ở chế độ này, dòng qua Lr và dòng qua Lm bằng nhau, điện áp thứ cấp MBA nhỏ hơn điện áp đầu ra, điều này có nghĩa điện áp đầu ra bị tách khỏi MBA. Bởi vậy, diode D1, D2 khơng dẫn, dịng qua Id2 tiến đến khơng. Vì Lm khơng bị chặn bởi điện áp đầu ra, Lm tự do để tham gia vào mạch cộng hưởng cùng Lr,Cr. Chu trình được lặp đi lặp lại.
Hình 3.21. Chế độ 6.