Ngày nay, trong các thiết kế chuyển đổi nguồn và các ứng dụng của chúng ngày càng yêu cầu hiệu suất và mật độ linh kiện cao hơn nhằm thu nhỏ thiết bị trong các lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, quân sự, hàng không... Những bộ chuyển đổi nguồn này đóng một vai trị quan trọng khơng chỉ trong việc truyền năng lượng mà còn trong việc cách ly điện, đảm bảo an toàn cho thiết bị. Việc thiết kế các bộ chuyển đổi nguồn nhỏ gọn, hiệu suất cao thể hiện rất nhiều thách thức, đặc biệt là những bộ chuyển đổi nguồn có hiệu suất lớn hơn 92%. Bộ chuyển đổi
điện cộng hưởng, đặc biệt là các bộ chuyển đổi cấu hình một nửa cầu (Half- Brigde) LLC gần đây đang nhận được nhiều sự quan tâm vì tiềm năng của những bộ chuyển đổi nguồn này có
thể giảm được tổn hao chuyển mạch xuống rất thấp[4-6]. Bộ chuyển đổi cộng hưởng nửa cầu LLC có thể đạt được chuyển đổi điện áp - zero (ZVS) và chuyển mạch dịng - zero ở phía
chính của máy biến áp, bởi vậy sẽ đạt được tần số chuyển mạch cao, giảm được tổn hao chuyển mạch thông qua vùng ZVS. Tuy nhiên, việc sử dụng tần số chuyển mạch cao có thể gây ra một số tiêu cực nhất định. Một trong số những tác động tiêu cực của tần số chuyển mạch cao hoạt động là việc tăng tuyến tính của tổn hao chuyển mạch thiết bị bán dẫn, do đó sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu quả của tồn bộ cơng suất hệ thống. Đặc biệt, nhiễu điện từ được tạo
ra bởi tần số hoạt động cao sẽ là ảnh hưởng đến chất lượng cũng như hiệu suất trung bình của mạch. Bộ chuyển đổi cộng hưởng một nửa cầu LLC thực hiện công suất chuyển đổi với điều chế tần sốthay vì điều chế độ rộng xung, địi hỏi một cách tiếp cận mới trong thiết kế. Hoạt
động ở tần số chuyển mạch cao, sự chuyển đổi mềm lẫn nhau của việc đóng mở cơng suất, lựa
chọn tối ưu đóng mở cơng suất, lựa chọn lõi từ, nắn dòng bằng Mosfet là điều kiện tiên quyết cho thiết kế thành công
của nguồn hiệu suất cao.
Sơ đồ khối chức năng của nguồn switching được mô tả như trong hình.1. Nguồn xoay chiều 220V được đưa vào mạch chỉnh lưu để lọc, nắn tạo ra một điện áp thơ một chiều đầu vào. Mức
điện áp này có thể dao động, không ổn định trong một dải rộng do các dao động xoay chiều
trong nguồn đầu vào. Điện áp một chiều này được đưa vào mạch ổn định điện áp PFC để ổn
định điện áp tại khoảng 400V một chiều. Điện áp này được đưa trực tiếp vào khối trung tâm
của nguồn là phần chuyển mạch công suất tần số cao (khối mạch công suất). Khối mạch cơng
97 Bipolars, được điều khiển đóng/mở bởi khối điều khiển và chuyển mạch điện áp đầu vào trên
máy biến áp sơ cấp. Các xung điều khiển có tần số (thơng thờng từ 20 đến 200kHz) và chu kỳ làm việc được điều khiển bởi mạch điều khiển. Khối nguồn nội bộ là nguồn nội bộ dc-dc công
suất rất nhỏ chuyển điện áp sau khi chỉnh lưu thành điện áp +15V nuôi bo mạch điều khiển. Nhờ biến áp xung các xung điện áp được truyền trực tiếp từ cuộn dây sơ cấp sang cuộn dây
thứ cấp với biên độ và tỷ lệ phù hợp. Việc truyền công suất này được thực hiện tại vùng ZVS thực hiện với mức tổn hao thấp nhất có thể, để duy trì hiệu suất làm việc. Chuỗi xung điện áp trên cuộn thứ cấp được chỉnh lưu bởi các bóng MOSFET được điều khiển một cách thích hợp,
và sau đó được làm mịn bởi bộ lọc đầu ra là một tụ điện hoặc một bộ kết hợp tụ điện/cuộn
cảm, tùy thuộc vào cấu trúc được sử dụng.
Việc điều chỉnh (ổn áp) đầu ra để tạo ra điện áp một chiều ổn định được thực hiện bằng cách lấy tín hiệu phản hồi đưa về xử lý trên mạch điều khiển nhằm điều chỉnh tần số chuyển mạch của các bóng MOSFET. Đối với nguồn cộng hưởng nửa cầu LLC tần số xung được điều khiển nhằm thay đổi tỉ lệ độ rộng xung trên một chu kỳ bằng chu kỳ cơ sở cùng với đó là một sự
thay đổi năng lượng tương ứng. Điện áp đầu ra so sánh với một điện áp tham khảo chính xác, và điện áp sai khác trên bộ so sánh logic này đợc sử dụng để điều khiển các switch (chuyển
mạch) công suất ở một thời điểm chính xác. Điều này bù đắp cho những thay đổi trong nguồn cung cấp đầu vào và đầu ra tải. Như vậy, việc tối ưu thiết
kế các linh kiện thụ động và linh kiện từ, và lựa chọn đúng các linh kiện bán dẫn cơng suất chính xác là rất quan trọng. Việc thiết kế đúng sẽ tạo ra nguồn điện áp một chiều rất ổn định với hiệu suất cao.
98