半橋LLC諧振變換器設(shè)計(jì)與仿真

《半橋LLC諧振變換器設(shè)計(jì)與仿真》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、半橋LLC諧振變換器設(shè)計(jì)與仿真石祥花2010-10-261諧振變換器技術(shù)2LLC變換器的工作原理3Saber仿真結(jié)果分析1諧振變換器技術(shù)諧振變換器之所以得到重視和研究，是因?yàn)樵谥C振時(shí)電流或電壓周期性過(guò)零，利用這一點(diǎn)實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)，可以降低開(kāi)關(guān)損耗，提高功率變換器的效率。諧振功率變化器有以下三種：SRC（SeriesResonanceCircuit）、PRC（ParallelResonanceCircuit）、SPRC（Series-ParallelResonanceCircuit，又稱LLC）。1.1SRC（串聯(lián)諧振電路）電路中電感與電容串聯(lián)，形成一個(gè)串聯(lián)

2、諧振腔。這個(gè)諧振腔的阻抗與負(fù)載串聯(lián)，則由于其串聯(lián)分壓作用，增益總是小于1。諧振腔的阻抗與頻率有關(guān)，在其諧振頻率fr下阻抗最小，此時(shí)的增益也最大。SRC的直流特性曲線根據(jù)電路的直流特性可知：①fs>fr時(shí),開(kāi)關(guān)管Q-->ZVS；②輕載時(shí)，fs要變化很大才能保證輸出電壓不變;③Vin增大時(shí),fs增大使輸出電壓保持不變。此時(shí)諧振腔的阻抗也增大，則諧振腔內(nèi)有很高的能量在循環(huán)，而并沒(méi)有把這些能量供給負(fù)載，并且使半導(dǎo)體器件的應(yīng)力增大。因此，串聯(lián)諧振變換器存在一些不利因素：輕載調(diào)整率高、高的諧振能量、高輸入電壓時(shí)較大的關(guān)斷電流。1.2PRC（并聯(lián)諧振電路）PRC的直

3、流特性曲線根據(jù)其直流特性可知：①fs>fr時(shí)，實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)；②輕載時(shí)，fs并不要變化很大來(lái)維持輸出電壓不變；③Vin增大時(shí)，fs增大來(lái)維持輸出電壓不變。此時(shí)諧振腔內(nèi)循環(huán)的能量依然很大，即使是在輕載的條件下，由于負(fù)載與電容并聯(lián)，仍然有一個(gè)比較小的串聯(lián)阻抗。與SRC相比，PRC優(yōu)點(diǎn)：在輕載時(shí)，頻率變化不大即可保證輸出電壓不變。PRC的缺點(diǎn)：高的諧振能量、高輸入電壓時(shí)關(guān)斷電流較大會(huì)引起較大的關(guān)斷損耗。1.3SPRC（串并聯(lián)諧振電路）串并聯(lián)諧振電路有兩種形式。LCC形式對(duì)于LCC電路，存在兩個(gè)諧振頻率：顯然，fr2

4、fr1時(shí)，MOSFET工作在ZCS區(qū)域，對(duì)于MOSFET而言，ZVS模式下開(kāi)關(guān)損耗較ZCS模式要??；②為了滿足ZVS，fs>fr1，這樣低頻諧振點(diǎn)沒(méi)有利用。從這個(gè)方案可以看出，可以利用雙諧振網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)ZVS，如果將LCC的直流特性左右翻轉(zhuǎn)，那么低頻諧振點(diǎn)就可以利用上。因此，出現(xiàn)了特性較好的諧振變換器LLC結(jié)構(gòu)。LLC形式對(duì)于LLC電路，存在兩個(gè)諧振頻率：顯然，fr1>fr2。由直流特性曲線可知：①當(dāng)fs>fr2時(shí)，MOSFET工作在ZVS區(qū)域，對(duì)于MOSFET而言，ZVS模式下開(kāi)關(guān)損耗較ZCS模式要?。虎谠谳p載時(shí)，LLC諧振變換器的開(kāi)關(guān)頻率變化很小，即

5、使在空載時(shí)它也具備零電壓開(kāi)關(guān)能力。Back2LLC變換器的工作原理2.1LLC變換器的模態(tài)分析根據(jù)LLC諧振變換器的直流增益特性可以將其分為三個(gè)工作區(qū)域。通常將LLC諧振變換器設(shè)計(jì)工作在區(qū)域1和2，工作區(qū)域3是ZCS工作區(qū)。對(duì)于MOSFET而言，ZVS模式的開(kāi)關(guān)損耗比ZCS模式的開(kāi)關(guān)損耗要小。2.1.1工作區(qū)域2(fr2

6、——模態(tài)1①M(fèi)1:(t0

7、r串聯(lián)諧振，Lm上電壓由于被箝位而只作為負(fù)載不參與諧振。在這個(gè)時(shí)段里,有Ir=Ilm+Inp。在t2時(shí)刻，Ir=Ilm。工作區(qū)域2——模態(tài)3③M3:(t2

8、載電流小的多，那么可以降低開(kāi)關(guān)損耗。同時(shí)可知，ZVS開(kāi)通是由于激磁電流所得，此時(shí)原副邊斷開(kāi)，與