Applikationsspezifische Komponenten für kompakte und sichere On-Board-Charger

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Bei vollresonanter Topologie ist immer genug Energie im Lastkreis gespeichert

LLC-Converter profitieren davon, dass bei dieser vollresonanten Topologie immer genug Energie im Lastkreis gespeichert ist, um ein eigenständiges Umschwingen der Brückenknoten sicherzustellen.

Eingesetzt werden auch im Vollbrücken-LLC-Converter Induktivitäten aus der E-Mobility-Plattform. Die maximale Ausgangsspannung liegt mit 420 V_DC im gleichen Bereich wie die Eingangsspannung in Höhe von 400 V_DC. Die Übertragungsfunktion eines LLC-Wandlers erlaubt es, die Spannung sowohl zu erhöhen als auch herabsetzen zu können. Es bietet sich an, mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 im Übertrager zu arbeiten, was dessen Verluste minimiert. Der Übertrager auf der Primärseite wird durch die Vollbrücke mit ±400 V betrieben, die sich nach der Brückengleichrichtung auf der Sekundärseite wieder in 400 V_DC umwandeln.

Zusätzliche Leitungsverluste in Halbleitern und im Kupfer

Neben dem Laststrom muss beim LLC-Verfahren auch noch ein wesentlicher Anteil an resonantem Strom übertragen werden, der zu zusätzlichen Leitungsverlusten in Halbleitern, aber auch im Kupfer (Leiterplatte, Resonanzinduktivität, Übertrager) führt. Wird durch eine Vollbrückenschaltung die Spannung auf der Primärseite des Trafos gegenüber einer Halbbrücke verdoppelt, so halbiert sich der Strom. Durch das gestiegene Übersetzungsverhältnis erhöht sich der Kupferwiderstand (linear) und die Halbleiterstrecken weisen den doppelten RDS_on auf. Weil die Leitungsverluste quadratisch vom Strom abhängen (P_D = I²R) wird unnötige Verlustleistung vermieden.

Mit dem Vollbrücken-LLC-Konzept wird im Nennbetrieb (1,2 bis 3,3 kW) ein Wirkungsgrad erreicht, der trotz der sicheren Netztrennung durchgängig oberhalb von 97% liegt. Gleichzeitig werden durch das quasiresonante Vollbrückenprinzip die EMV-Eigenschaften verbessert.

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