半桥LLC谐振变换器工作原理分析及参数设计.docx

半桥LLC谐振变换器工作原理分析及参数设计 张平摘要：分析了半桥式LLC谐振变换器工作原理，给出了半桥式LLC谐振变换器参数设计方法。关键词：半桥LLC谐振变换器;参数计算;设计举例。Abstract： the working principle of half-bridge LLC system is analyzed， and the parameter design method of half-bridge LLC resonant converter is presentedKeywords： half-bridge LLC resonant converter; Parameter calculation; Design examples.LLC谐振变换器能够在全负载范围内实现主开关管的ZVS和二次侧整流二极管的ZCS，满足了DC/DC变换器的低损耗高效率要求，在应用中越来越受欢迎。本文以我公司正在研制的DC24/60电源模块所应用的半桥式LLC谐振变换器为例，介绍了半桥式LLC谐振变换器的工作原理和参数设计流程。1、半桥式LLC变换器工作原理分析本文研究的主要是半桥式LLC谐振变换器，如图1所示，Cr为谐振电容，Lr为谐振电感，Lm为 励磁电感，D1、D2为变压器副边侧整流二极管。半桥LLC谐振变换器具有两个特征频率【1】：在不同频率范围内，半桥LLC谐振变换器呈现不同的工作特性。当谐振频率fsfm时，输入阻抗zin呈现容性，变换器不能实现zvs，而当fmfsfr和frfs时，输入阻抗zin呈现感性，可实现zvs。当frfs时，整流二极管上的电流呈连续状态，在二极管关断瞬间流过的电流不为零，会产生反向恢复损耗。本文讨论fmfst0时刻，下开关管Q2关断， Q2导通时已将电容C2电压钳位于零，所以Q2可以实现ZVS关断，谐振电流Ir0，此谐振电流给C1放电，同时给C2充电，当C1两端电压下降至零时，Q1的体二极管导通，为Q1的零电压开通创造条件。t1时刻，Q1驱动导通，谐振电流仍为Ir0，Lr和Cr谐振电流继续上升，过零之后谐振电流经Q1正向增加。t2时刻到来之前，由于副边二极管导通，故励磁电感Lm被输出电压钳位，其电流线性增加。由于fst3时刻，关断Q1，Q1实现零电压关断，接下来Q2的导通关断与Q1相似。当变换器的频率fs在fmfsfr范围内时，半桥llc谐振变换器的功率管能实现zvs，并且流过整流二极管的电流是断续的，自然关断，不存在反向恢复时间，因此同时实现了输出侧整流二极管的zcs，降低了二极管上的关断损耗。因此宜取变换器的频率fs的工作范围为fmfs2、LLC谐振变换器参数设计开关管的ZVS和整流二极管的ZCS对LLC变换器的效率影响较大。要实现开关管的ZVS，励磁电感的电流必须在死区时间内将开关管的结電容放电完毕，电压降到零。同时，对需要关断开关管结电容完成充电。因此，励磁电感电流需满足【2】：3.2 试验结果经试制调试，最终Cr取140 nF，Lr取78H，Lm取250H，测试开关管上管电压波形与驱动电压波形如图4所示。从图中可以看出，开关管两端电压完全降到零，驱动电压才开始上升，实现了零电压导通。实现了设计目标。4 结束语通过以上的原理分析和设计举例，我们可以看出此参数设计方法是可行的，为半桥式LLC谐振变换器的设计提供了便利。参考文献：1南文锐，半桥LLC谐振电路设计与研究。广州，广东工业大学，20172张立新，王旭东，李鑫，姜润泽，基于半桥LLC谐振式通信电源的设计。电气传动，2016.3刘一希，基于全数字控制LLC谐振变换器的电动汽车电池充电器研究。南京：南京航空航天大学，2014.（作者单位：西安工业研究院天津分院）/fsfr范围内时，半桥llc谐振变换器的功率管能实现zvs，并且流过整流二极管的电流是断续的，自然关断，不存在反向恢复时间，因此同时实现了输出侧整流二极管的zcs，降低了二极管上的关断损耗。因此宜取变换器的频率fs的工作范围为fmfs/fm时，输入阻抗zin呈现容性，变换器不能实现zvs，而当fmfsfr和frfs时，输入阻抗zin呈现感性，可实现zvs。当frfs时，整流二极管上的电流呈连续状态，在二极管关断瞬间流过的电流不为零，会产生反向恢复损耗。本文讨论fmfs名城绘2019年8期名城绘的其它文章高职“机床夹具设计与应用”教学实例对建筑设计中节能建筑设计的分析电力调度自动化系统应用现状与发展趋势衍生气相色谱法在环境监测中的应用分析论高速公路沥青路面的早期损坏与预防性养护有关低压成套开关设备中的母线选择讨论 -全文完-