用混合滯環(huán)控制（Hybrid Hysteretic Control，HHC）改善 LLC 變換器瞬態(tài)響應(yīng)的應(yīng)用報告

瞬態(tài)響應(yīng)是電源變換器設(shè)計中的一項關(guān)鍵性能指標(biāo)，它描述了變換器對負(fù)載電流突然變化的響應(yīng)情況。該指標(biāo)對于滿足動態(tài)負(fù)載條件下的電壓調(diào)節(jié)要求十分重要，而且通常需要大容量輸出電容來限制輸出電壓偏差。瞬態(tài)響應(yīng)取決于變換器的環(huán)路響應(yīng)，其中帶寬和相位裕度會影響變換器對瞬態(tài)事件的響應(yīng)速度以及輸出電壓的穩(wěn)定時間特性。LLC 變換器中所采用的傳統(tǒng)頻率控制方法難以進(jìn)行補償，且?guī)捰邢?。一種創(chuàng)新的控制方法 —— 混合滯環(huán)控制（HHC），通過將 LLC 功率級簡化為單極點系統(tǒng)，提供了卓越的瞬態(tài)性能，該系統(tǒng)更易于補償并能實現(xiàn)更高的帶寬。這種控制策略通過盡量減少滿足給定電壓調(diào)節(jié)要求所需的大容量輸出電容的數(shù)量，為系統(tǒng)帶來益處，從而能夠減少物料清單數(shù)量并縮小解決方案尺寸。

該文檔是德州儀器（Texas Instruments）關(guān)于使用混合滯環(huán)控制（Hybrid Hysteretic Control，HHC）改善 LLC 變換器瞬態(tài)響應(yīng)的應(yīng)用報告，主要內(nèi)容包括：
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1. 引言 ：介紹了瞬態(tài)響應(yīng)在電源設(shè)計中的重要性，以及分析瞬態(tài)響應(yīng)時需考慮的因素，如輸出電壓最大偏差、恢復(fù)時間和穩(wěn)定行為。
2. 瞬態(tài)響應(yīng)的重要性 ：闡述了良好瞬態(tài)響應(yīng)對電源設(shè)計的關(guān)鍵作用，包括維持輸出電壓在規(guī)定范圍內(nèi)、避免設(shè)備故障，以及其與控制環(huán)路帶寬、相位裕度和輸出電容的關(guān)系。
3. 直接頻率控制與混合滯環(huán)控制對比
   • 直接頻率控制（DFC） ：是 LLC 諧振變換器的傳統(tǒng)控制方法，其開關(guān)頻率由電壓環(huán)輸出直接決定，但補償困難，因調(diào)制器傳遞函數(shù)復(fù)雜且依賴工作點，優(yōu)化補償需復(fù)雜計算建模和實驗。
   • 混合滯環(huán)控制（HHC） ：在 UCC25640x 中實現(xiàn)，結(jié)合頻率和電荷控制。通過電容分壓采樣諧振電容電壓，與邏輯閾值比較控制開關(guān)，簡化功率級為一階系統(tǒng)，易補償且可實現(xiàn)高帶寬，具有輸入前饋特性，輸入線瞬態(tài)響應(yīng)好。
4. 瞬態(tài)響應(yīng)對比
   • DFC 環(huán)路響應(yīng)與瞬態(tài)響應(yīng) ：DFC 控制的 LLC 變換器帶寬 1.75kHz、相位裕度 60°，雖相位裕度好但帶寬低，對瞬態(tài)事件反應(yīng)慢。輸出電流從空載到滿載時，輸出電壓偏差超 20%，恢復(fù)到規(guī)定值需超 2ms。
   • HHC 環(huán)路響應(yīng)與瞬態(tài)響應(yīng) ：HHC 控制的 LLC 變換器帶寬 6kHz、相位裕度 50°，帶寬高反應(yīng)快。輸出電流從空載到滿載時，輸出電壓最大偏差 1.25%，200μs 內(nèi)恢復(fù)到規(guī)定值。HHC 改善了瞬態(tài)性能，減少了輸出電容需求，利于優(yōu)化 LLC 設(shè)計，降低物料清單成本和解決方案尺寸。

該報告為電源設(shè)計工程師提供了改善 LLC 變換器瞬態(tài)響應(yīng)的有效方法，通過對比不同控制方式，展示了混合滯環(huán)控制的優(yōu)勢，有助于提高電源系統(tǒng)性能。

審核編輯 黃宇