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        半橋LLC諧振變換器工作原理分析及參數(shù)設計

        2019-10-21 23:02:53張平
        名城繪 2019年8期

        張平

        摘要:分析了半橋式LLC諧振變換器工作原理,給出了半橋式LLC諧振變換器參數(shù)設計方法。

        關鍵詞:半橋LLC諧振變換器;參數(shù)計算;設計舉例。

        Abstract: the working principle of half-bridge LLC system is analyzed, and the parameter design method of half-bridge LLC resonant converter is presented

        Keywords: half-bridge LLC resonant converter; Parameter calculation; Design examples.

        LLC諧振變換器能夠在全負載范圍內(nèi)實現(xiàn)主開關管的ZVS和二次側整流二極管的ZCS,滿足了DC/DC變換器的低損耗高效率要求,在應用中越來越受歡迎。本文以我公司正在研制的DC24/60電源模塊所應用的半橋式LLC諧振變換器為例,介紹了半橋式LLC諧振變換器的工作原理和參數(shù)設計流程。

        1、半橋式LLC變換器工作原理分析

        本文研究的主要是半橋式LLC諧振變換器,如圖1所示,Cr為諧振電容,Lr為諧振電感,Lm為 勵磁電感,D1、D2為變壓器副邊側整流二極管。

        半橋LLC諧振變換器具有兩個特征頻率【1】:

        在不同頻率范圍內(nèi),半橋LLC諧振變換器呈現(xiàn)不同的工作特性。當諧振頻率fs

        t0時刻,下開關管Q2關斷, Q2導通時已將電容C2電壓鉗位于零,所以Q2可以實現(xiàn)ZVS關斷,諧振電流Ir<0,此諧振電流給C1放電,同時給C2充電,當C1兩端電壓下降至零時,Q1的體二極管導通,為Q1的零電壓開通創(chuàng)造條件。

        t1時刻,Q1驅動導通,諧振電流仍為Ir<0,Lr和Cr諧振電流繼續(xù)上升,過零之后諧振電流經(jīng)Q1正向增加。t2時刻到來之前,由于副邊二極管導通,故勵磁電感Lm被輸出電壓鉗位,其電流線性增加。

        由于fs

        t3時刻,關斷Q1,Q1實現(xiàn)零電壓關斷,接下來Q2的導通關斷與Q1相似。

        當變換器的頻率fs在fm

        2、LLC諧振變換器參數(shù)設計

        開關管的ZVS和整流二極管的ZCS對LLC變換器的效率影響較大。要實現(xiàn)開關管的ZVS,勵磁電感的電流必須在死區(qū)時間內(nèi)將開關管的結電容放電完畢,電壓降到零。同時,對需要關斷開關管結電容完成充電。因此,勵磁電感電流需滿足【2】:

        3.2 試驗結果

        經(jīng)試制調試,最終Cr取140 nF,Lr取78μH,Lm取250μH,測試開關管上管電壓波形與驅動電壓波形如圖4所示。從圖中可以看出,開關管兩端電壓完全降到零,驅動電壓才開始上升,實現(xiàn)了零電壓導通。實現(xiàn)了設計目標。

        4 結束語

        通過以上的原理分析和設計舉例,我們可以看出此參數(shù)設計方法是可行的,為半橋式LLC諧振變換器的設計提供了便利。

        參考文獻:

        [1]南文銳,半橋LLC諧振電路設計與研究。廣州,廣東工業(yè)大學,2017

        [2]張立新,王旭東,李鑫,姜潤澤,基于半橋LLC諧振式通信電源的設計。電氣傳動,2016.

        [3]劉一希,基于全數(shù)字控制LLC諧振變換器的電動汽車電池充電器研究。南京:南京航空航天大學,2014.

        (作者單位:西安工業(yè)研究院天津分院)

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