半橋LLC諧振變換器設計與仿真

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1、半橋LLC諧振變換器設計與仿真石祥花2010-10-261諧振變換器技術2LLC變換器的工作原理3Saber仿真結果分析1諧振變換器技術諧振變換器之所以得到重視和研究，是因為在諧振時電流或電壓周期性過零，利用這一點實現(xiàn)軟開關，可以降低開關損耗，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)，形成一個串聯(lián)

2、諧振腔。這個諧振腔的阻抗與負載串聯(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，在其諧振頻率fr下阻抗最小，此時的增益也最大。SRC的直流特性曲線根據(jù)電路的直流特性可知：①fs>fr時,開關管Q-->ZVS；②輕載時，fs要變化很大才能保證輸出電壓不變;③Vin增大時,fs增大使輸出電壓保持不變。此時諧振腔的阻抗也增大，則諧振腔內有很高的能量在循環(huán)，而并沒有把這些能量供給負載，并且使半導體器件的應力增大。因此，串聯(lián)諧振變換器存在一些不利因素：輕載調整率高、高的諧振能量、高輸入電壓時較大的關斷電流。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，實現(xiàn)軟開關；②輕載時，fs并不要變化很大來維持輸出電壓不變；③Vin增大時，fs增大來維持輸出電壓不變。此時諧振腔內循環(huán)的能量依然很大，即使是在輕載的條件下，由于負載與電容并聯(lián)，仍然有一個比較小的串聯(lián)阻抗。與SRC相比，PRC優(yōu)點：在輕載時，頻率變化不大即可保證輸出電壓不變。PRC的缺點：高的諧振能量、高輸入電壓時關斷電流較大會引起較大的關斷損耗。1.3SPRC（串并聯(lián)諧振電路）串并聯(lián)諧振電路有兩種形式。LCC形式對于LCC電路，存在兩個諧振頻率：顯然，fr2

4、fr1時，MOSFET工作在ZCS區(qū)域，對于MOSFET而言，ZVS模式下開關損耗較ZCS模式要??；②為了滿足ZVS，fs>fr1，這樣低頻諧振點沒有利用。從這個方案可以看出，可以利用雙諧振網(wǎng)絡來實現(xiàn)ZVS，如果將LCC的直流特性左右翻轉，那么低頻諧振點就可以利用上。因此，出現(xiàn)了特性較好的諧振變換器LLC結構。LLC形式對于LLC電路，存在兩個諧振頻率：顯然，fr1>fr2。由直流特性曲線可知：①當fs>fr2時，MOSFET工作在ZVS區(qū)域，對于MOSFET而言，ZVS模式下開關損耗較ZCS模式要?。虎谠谳p載時，LLC諧振變換器的開關頻率變化很小，即

5、使在空載時它也具備零電壓開關能力。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工作區(qū)域。通常將LLC諧振變換器設計工作在區(qū)域1和2，工作區(qū)域3是ZCS工作區(qū)。對于MOSFET而言，ZVS模式的開關損耗比ZCS模式的開關損耗要小。2.1.1工作區(qū)域2(fr2

6、——模態(tài)1①M1:(t0

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

8、載電流小的多，那么可以降低開關損耗。同時可知，ZVS開通是由于激磁電流所得，此時原副邊斷開，與