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經典集萃:淺析LLC半橋諧振型DC-DC變換器

發布時間:2015-08-10 責任編輯:echolady

【導讀】生活中隨處可見LLC半橋諧振型DC-DC變換器被廣泛應用的實例,例如電動汽車。這款LLC半橋諧振型DC-DC變換器以其高穩定性、高效率、低損耗的絕對優勢占據市場。備受消費者的青睞。本文就LLC半橋諧振型DC-DC變換器的工作原理及應用進行簡單的介紹。

我們以最普通的LLC半橋諧振型變換器為例。該種類型的變換器主電路如下圖所示,從下圖中我們可以看到,兩個主開關管Q1、Q2組成半橋結構,驅動信號是占空比為50%的互補模式工作(通常情況下為了防止上下橋臂直通,在信號帶會有一定的死區時間),Q1、Q2互補導通,產生一方波電壓Vmid作為諧振回路的輸入。在該結構中,諧振電容Cr、諧振電感Lr和變壓器勵磁電感Lm構成LLC的諧振網絡,其中諧振電容Cr也起隔直電容的作用。在變壓器副邊,二極管D1、D2組成帶有中心抽頭的全波整流電路,輸出電壓經輸出電容Cout濾波后供負載使用。

經典集萃:淺析LLC半橋諧振型DC-DC變換器
圖1 為LLC半橋諧振變換器電路圖
 
從該結構圖中我們可以比較清晰的看到,這種半橋LLC諧振型的DC-DC變換器在結構上采用兩個串聯電感和一個串聯電容,其中Lr是諧振電感,Cr是諧振電容、Lm是激磁電感。這兩個串聯電感和串聯電容形成了兩個諧振頻率。當副邊整流二極管導通時,變壓器副邊電壓箝位勵磁電感Lm,Lm兩端電壓恒定不參與諧振,諧振元件為諧振電感Lr、諧振電容Cr,定義諧振頻率為:

經典集萃:淺析LLC半橋諧振型DC-DC變換器

而當副邊整流二極管處于截止狀態時,該結構中的變壓器與副邊斷開,此時既沒有能量從原邊傳輸到副邊,Lm不再被副邊電壓箝位,此時諧振元件為諧振電感Lr、諧振電容Cr、激磁電感Lm,定義諧振頻率為:
經典集萃:淺析LLC半橋諧振型DC-DC變換器

在平時的運行過程中,由于半橋LLC諧振型的DC-DC變換器采用的是變頻控制,因此其能量傳輸是通過改變開關頻率fs來調節的。在通常情況下,半橋LLC諧振變換器具有不同的工作模式,根據開關管的工作頻率fs和諧振頻率fr、fm的關系,以及輸入電壓和負載等因素,LLC諧振變換器可分為fs>fr、fm<fs<fr和fs=fr三個運行模式,當fr小于fm,這個階段應該盡量避免其發生。

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