3.2. Bộ cộng hưởng LLC
3.2.3. Các vùng làm việc
Đặc tính của bộ biển đổi LLC có thể phân chia làm 3 vùng làm việc với 2 vùng ZVS và 1 vùng ZCS.
Hình 3.11. Các vùng làm việc của bộ biến đổi cộng hưởng LLC.
Với bộ biến đổi này ta có 2 tần số cộng hưởng , một tần số được xác định dựa vào sự kết hợp Lr và Cr, một tần số được xác định dựa vào Lm, Cr và điều kiện tải. Khi tải trở nên nặng hơn, tần số cộng hưởng sẽ di chuyển đến tần số cao hơn. 2 tần số được xác định: 1 1 2 r r r f L C (2-1) r m r r C L L f 2 1 2 (2-2)
Với đặc tính trên, khi hoạt động ở điện áp 400V, bộ biển đổi sẽ hoạt động ở tần số cộng hưởng fr1 , tần số cộng hưởng này là sự kết hợp của Lr và Cr. Khi điện áp đầu vào giảm, hệ số điện áp có thể đạt cao hơn với tần số chuyển mạch nhỏ đi.
a. Vùng 1
Ở vùng này bộ biến đổi hoạt động như bộ biến đổi nối tiếp SRC. Ở vùng này, Lm không bao giờ kết hợp với tụ cộng hưởng Cr. Lm bị kẹp bởi điện áp đầu ra và hoạt động như tải của bộ nối tiếp. Với tải bị động, bộ LLC có thể hoạt động ở chế độ khơng tải mà khơng hề có nhược điểm của điện áp chuyển mạch cao. Bởi vậy, kể cả với tải thụ động Lm, chuyển mạch ZVS có thể đạt được ở bất kỳ chế độ tải nào.
Hình 3.12. Mơ phỏng chế độ hoạt động ở vùng 1.
b. Vùng 2
Ở vùng này, chế độ hoạt động của bộ LLC phức tạp hơn, dạng sóng đầu ra có thể phân chia làm 2 vùng rõ rệt. Ở vùng 1, Lr cộng hưởng với Cr, Lm bị kẹp bởi điện áp đầu ra. Khi dòng cộng hưởng Lm quay trở về mức như Lr, mạch cộng hưởng giữa Lr và Cr kết thúc. Thay vào đó, Lm tham gia vào q trình cộng hưởng khi giai đoạn thứ hai bắt đầu. Trong suốt giai đoạn này, các thành phần cộng hưởng thay đổi từ Cr, Lm mắc nối tiếp với Lr, đây chính là dạng sóng bằng phẳng như trên hình vẽ. Trên thực tế, đây là một phần của quá trình cộng hưởng giữa Lm+Lr và Cr. Từ dạng sóng mơ phỏng ta có thể thấy, van Mosfet được mở với chuyển mạch ZVS. Chuyển mạch ZVS có thể đạt được với dịng từ hóa, mà dịng này khơng liên quan đến dịng tải nên ZVS có thể đạt được cả ở chế độ khơng tải. Dịng từ hóa cũng có thể ngắt dịng van Mosfet, chọn các giá trị điện cảm khác nhau có thể điều khiển được việc này. Dịng ngắt van có thể nhỏ hơn dịng tải nên tổn thất ngắt mạch có thể giảm. Vậy tổn thất chuyển mạch van rất nhỏ.
Hình 3.13. Mơ phỏng chế độ hoạt động ở vùng 2.
c. Vùng 3
Đây là vùng hoạt động ZCS dẫn đến tổn thất khi chuyển mạch van. Ở vùng này, đặc tính hệ số khuếch đại một chiều sẽ có dạng sườn dương.
Đây không phải là chế độ hoạt động tốt của bộ biến đổi cộng hưởng, khi thiết kế nên tránh hoạt động ở vùng này.