開關(guān)電源LLC諧振轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)及研究分析

伴隨著功率半導(dǎo)體元器件的發(fā)展，高頻化已成為一種發(fā)展趨勢(shì)，高頻變換能夠顯著減小功率變換器的體積、重量，從而有效地提高變換器的功率密度，但傳統(tǒng)的PWM變換器已經(jīng)很難適應(yīng)高頻化的發(fā)展趨勢(shì)。相比于PWM變換器，諧振變換器具有開關(guān)工作頻率高、開關(guān)損耗小、效率高、允許輸入電壓范圍寬、體積小、重量輕、開關(guān)應(yīng)力小、EMI噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。并且LLC諧振變換器能在全負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的ZVS，副邊整流二極管實(shí)現(xiàn)ZCS，有效降低了開關(guān)損耗，大大提高了電源效率。此外，LLC諧振變換器還可實(shí)現(xiàn)諧振電感和變壓器的磁集成。基于上述優(yōu)點(diǎn)，LLC諧振變換器在現(xiàn)代開關(guān)電源中得到了廣泛的使用。 本文首先對(duì)諧振變換器的基本分類和自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)和歸納，并與傳統(tǒng)的PWM變換器行了對(duì)比，總結(jié)出了LLC諧振變換器的主要優(yōu)點(diǎn)；詳細(xì)分析了LLC諧振變換器的工作原理，對(duì)其在各個(gè)頻率范圍內(nèi)的工作波形分別作了深入探討；基于FHA(基波分析法)的方法對(duì)LLC諧振變換器的穩(wěn)態(tài)直流增益特性進(jìn)行了詳細(xì)研究，并由此總結(jié)推導(dǎo)出了一種簡(jiǎn)單的諧振參數(shù)設(shè)計(jì)方法，結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)例，給出了各參數(shù)計(jì)算結(jié)果；基于擴(kuò)展描述函數(shù)法建立了LLC諧振變換器的小信號(hào)模型，在此基礎(chǔ)之上分析了開關(guān)頻率變化時(shí)變換器的小信號(hào)特性，并根據(jù)動(dòng)態(tài)特性的要求對(duì)變換器的補(bǔ)償器設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了補(bǔ)償器的基本結(jié)構(gòu)；采用磁集成技術(shù)，利用變壓器的漏感和勵(lì)磁電感，將諧振電感集成到變壓器中，減少了磁件的數(shù)量和體積；通過SABER仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。