LLC+CoolMOS：提升电源系统可靠性的关键软开关策略

半桥谐振LLC+CoolMOS开关管电路解析 在现代电源设计中，LLC（Low Inductance Coupled）拓扑因其高效的能效和高功率密度，成为了众多电源工程师的首选。然而，相比于传统的硬开关拓扑，LLC对MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的性能要求更为苛刻，尤其是在启机、动态负载、过载和短路等极端条件下。 CoolMOS作为一种特殊的MOSFET，其具备的快恢复体二极管、低Qg值（栅极电荷）和低Coss（导通状态下的寄生电容）特性，确保了在这些复杂工况下系统的稳定性和可靠性得到了显著提升。 长久以来，提升电源系统的功率密度、效率和可靠性一直困扰着研发团队。传统的提高开关频率方法在硬开关拓扑中受限于开关损耗的增加，这使得频率提升的效果不甚明显，硬开关设计已面临技术瓶颈。相比之下，LLC拓扑通过软开关技术，能够在保持高效率的同时，有效减少损耗，并允许在宽负载范围内实现零电压开关，从而实现更好的性能。 LLC电路的核心特点包括： 1. 零电压开关功能，可在各种负载条件下提供良好的电流控制。 2. 输入电压和负载变化时，输出电压可调且开关频率相对稳定。 3. 上下管的占空比为50%，有利于频率控制和降低损耗。 4. 通过减小同步整流MOSFET的电压应力，可以使用低成本的低电压器件。 5. 去掉了输出电感，减少了组件数量，降低了总体成本。 6. 选用低电压同步整流MOSFET，进一步提高了整个系统的能源转换效率。 图1和图2展示了LLC谐振变换器的基本结构和工作原理。典型的LLC电路由两个对称工作的功率MOSFET（Q1和Q2），一个谐振电容Cr，中心抽头变压器Tr，等效电感Lr和励磁电感Lm组成，以及全波整流二极管D。工作时，MOSFET的交替导通和关断形成了一种谐振模式，使得电路在工作过程中可以达到较高的功率密度，同时减少开关损耗，为现代电源设计提供了理想的解决方案。CoolMOS的选择和优化应用对于实现这种高性能和可靠性的LLC电路至关重要。