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电流不接连状念下LLC谐振型DCDC变换器的剖析

  LLC谐振型DC/DC变换器有许多长处:开关管的频率可作业在欠谐振和过谐振状况;在和输入电压较大改动时可使用比较小的频率调理来确保电压稳定,并且在整个调理规模内都能确保功率器材软开关。因而,它是计算机、通讯、薄型电视机开关电源中最具吸引力的拓扑结构。

  LLC谐振型DC/DC变换器作业在过谐振形式时或挨近谐振频率时,整流二极管的电流作业在CCM(接连状况),谐振电流的波形挨近正弦波,对这样的状况的变换器的特性剖析已有许多文献做了报导[1~4]。而变换器实践在做的作业在DCM(不接连状况)、CCM两个状况下,特别在输入电压改动较宽的场合下,作业频率更是远离谐振频率,此刻整流二极管的电流作业在DCM,谐振电流的波形不完满是正弦波,而对这种状况下变换器的特性剖析则很少[5]。这篇文章侧重剖析这种状况下的变换器的特性,为更精确完好规划LLC谐振变换器供给理论基础。

  图1为半桥结构的LLC的谐振变换器,两个主开关Q1、Q2的驱动信号为占空比50%的固定信号,电感L1,电容Cr=C1+C2,变压器的励磁电感L2构成LLC谐振网络;在输出侧,整流二极管D1、D2构成中心抽头的整流电路,整流二极管直接连到输出电容C。,变压器各线个本征谐振频率:一个是由L1、Cr谐振的谐振频率f1,角频率为ω1,另一个是由L1+L2、Cr谐振的谐振频率f2,角频率为ω2。它们分别为:

  当开关管的开关频率作业在ff1时,输出整流二极管D1的电流作业在CCM,而当开关管的开关频率作业在f2

  

  

  DCM作业状况的波形图如图2所示。在正半周的[t0~t1]阶段,S1导通,谐振元件为L1、cr,i3=i1-i20,D1导通、D2关断,电源向负载运送能量;而在[t1~t2]阶段,Sl导通,谐振元件为,L1+L2、cr,i3=i1一i2=0,D1、D2都关断,电源不向负载运送能量,i1为下半个周期开关管换流时完成ZVS供给续流。负半周与此相反。

  为了简化剖析,界说归一化频率F=f/f1,品质因数Q=ω1L1/(n2R0),谐振电感比A=L2/L1。

  式中VCmin为谐振电容最低电压;θ为初相角;nV0为折算到变压器原边的电压;Vin为电路输入电压;

  设LLC谐振变换器的输入电压改动规模为Vinmin~Vinmax输出电压V0稳定不变,最高作业频率为fmax,负载电流改动规模为,Iomin~Iomax,使用上述图形评论LLC谐振变换器最佳参数规划办法。

  从图6可知,不管Q怎么改动,在F=1时,nM一直为1,设定输入电压最大时对应最高作业频率fmax, 此刻nM=1。当输入电压最小时,为了可以更好的确保输出电压不变,nMmax有必要变为Vinmax/Vinmin,假设为2,在图6中找到nM=2对应的A=2,A=4,A=8时Qmax、Fmin值,然后在图4、图5中找到对应的nI1PK/I0、VCmax/V0。输入电压改动时规划参数改动见表1。

  从表1可以精确的看出,电感比A=4时,经过开关管的电流最小,跟着A的增大,频率操控规模加大,但开关管的电流添加,谐振电容的峰值电压下降不明显。因而A挑选在2-8之间为最佳,至于详细挑选多少,依据谐振变换器的要求依照上述公式和规划办法找到最佳点,一般挑选4或5。

  改动输入电压,丈量坚持输出电压不变时各种输入电压下的最小操控频率fmin、谐振电路最大峰值电流ILpk和谐振电容最大峰值电压Vcmax,丈量成果见表2。

  剖析了LLC谐振变换器作业在DCM状况的特性和参数最佳确认办法,给出了相关的试验成果,试验证明理论剖析与试验成果完全一致,为LLC谐振变换器的精确规划供给 了一个简略便利的办法。



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