基于LLC串联谐振的半桥变换器的研究.docx

研究与设计2012.3Vol.36No.3基于LLC串联谐振的半桥变换器的研究门秀萍(安徽财经大学管理科学与工程学院，安徽蚌埠233030)摘要：提出了一种新型LLC串联谐振变换器。它可使原边所有的开关管零电压导通、副边的整流管零电流关断，因而可实现极高的转换效率。由于电路利用了变压器的励磁电感，可使变换器在宽输入范围内实现软开关。此外，利用漏感参与谐振，可有效降低副边整流管的电压应力，提高EMI性能。在分析LLC串联谐振变换器工作原理的基础上，设计了实验样机。实验结果证明，变换器转换效率可达到92.1%。关键词：软开关技术；零电压开关；LLC串联谐振变换器中图分类号：TM56文献标识码：A文章编号：1002-087X(2012)03-0410-04ResearchonLLCseriesresonanthalf-bridgeconverterMENXiu-ping(SchoolofManagementScienceandEngineering,AnhuiUniversityofFinance&Economics,BengbuAnhui233030，China)Abstract:AnovelsoftswitchingLLCseriesresonantconverterwaspresented,inwhichallswitcheswereworkingontheZVSandthesecondarydiodeswereworkingontheZCS,soahighefficiencycouldbeachieved.Inordertorealizesoft-switchingovertheentireoperating,themagnetizinginductancewasutilizedtowidentheinputrange.Moreover,theleakageinductanceparticipateinresonancecouldeffectivelyreduceEMIandsecondaryrectifiervoltagestress.BasedonthedetailedanalysisoftheprincipleofLLCseriesresonantconverter,apowersupplywasmanufactured.Theresultprovesthattheefficiencycanreach92.1%.Keywords:soft-switchingtechnology；zerovoltageswitch；LLCseriesresonantconverter图1LLC串联谐振半桥变换器图2LLC串联谐振变换器等效电路在这种电路中，开关工作频率可以低于LS、CS的本征谐振频率fo，而只需要高于LS、Lm、CS的谐振频率fm即可实现主开关的零电压导通。由于利用了变压器的励磁电感Lm，其电压传输特性为：G−S−V(S)R//SLV(S)1R//SLSLSCSLC1SL/RSCLLSLLC/Rf−1/2pLCf−1/2p−LLC高频化、高效率是开关电源技术发展的主要方向之一。传统PWM开关电源，开关器件都是工作在硬开关状态，不断提高变换器的工作频率会引起开关损耗增大、电磁干扰严重等问题，从而妨碍了开关器件工作频率的进一步提高。随着开关电源技术的发展，软开关技术得到了广泛的发展和应用，已研究出了不少高效率的电路拓扑，主要为谐振型的软开关拓扑和PWM型的软开关拓扑。本文提出了一种基于LLC串联谐振的半桥变换器设计，可实现主开关管零电压导通，输出整流二极管零电流关断，是高频变换器的一个很好的选择。1LLC串联谐振的半桥变换器简介对于谐振变换来讲，包括串联谐振（SRC），并联谐振（PRC），以及串并联谐振（SPRC）三种主要的变换形式[1]。这里只介绍LLC串联谐振的半桥变换器，其电路图如1所示。主开关管V1和V2与分压电容C1和C2构成一个半桥结构，开关管驱动信号是固定50%占空比的互补信号，电感Ls、电容Cs与变压器T1的励磁电感Lm构成一个LLC谐振网络。该谐振网络连接在开关管和分压电容中点之间，因此谐振电容也起到隔直电容的作用。在输出侧，整流二极管V3和V4构成中心抽头的整流电路，整流二极管直接连接到输出电容Co上。图2给出了LLC串联谐振的等效电路。收稿日期：2011-08-03作者简介：门秀萍（1981—），女，山东省人，硕士，讲师，主要研究方向为电子及计算机技术应用。对该模型进行仿真，用基波进行近似分析，可以初步分析串联在谐振回路中，开关频率可以低于LC本征谐振频率fo，其电压传输增益的幅频特性，如图3所示。而只需高于LLC的本征谐振频率fm即可实现主开关管的