半桥LLC谐振变换器分析与设计

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1、第24卷第6期广东电力Vo1．24NO．62011年6月GUANGDoNGELECTRICP0WERJun．2011半桥LLO谐振变换器分析与设计杜松林，王瑾(中国地质大学机械与电子信息学院，湖北武汉430074)摘要：介绍半桥LLC谐振变换器的工作原理，在此基础上分析计算半桥LLC谐振变换器的主要参数，并以FSFR2100型控制芯片设计出一种半桥LLC谐振变换器，测试结果表明，半桥LLC谐振变换器具有高效率、高功率密度、低电磁干扰的特点。关键词：开关电源；半桥LLC谐振；FSFR21O0中图分类号：TN751．

2、23文献标志码：B文章编号：1007—290X(2011)06—0053—03AnalysisandDesignofHalfBridgeLCCResonantConverterDUSong—lin，WANGJin(FacultyofMechanical&ElectronicInformationofChinaUniversityofGeosciences，Wuhan，Hubei430074，China)Abstract：Thepaperintroducesoperatingprincipleofhalfbridg

3、eLCCresonantconverter，onthebasisofwhichitanalyzesandcalculatesmajorparametersofhalfbridgeLCCresonantconverter．Furthermore，ahalfbridgeLCCresonantconverterisdesignedwithcontrolchipFSFR2100．ThetestresultshowsthatthehalfbridgeLCCresonantconverterischaracterizedby

4、itshighefficency，highpowerdensityandlowelectromagneticinterference．Keywords：switchpower；halfbridgeLCCresonance；FSFR2100随着电子电力技术的发展，开关电源已经广泛应用于计算机、工业加工、通信等行业。作为开关电源关键技术之一的谐振变换器以其可以降低开关损耗的绝对优势广受关注，LLC谐振变换器在负载和输入变化较大时，频率变化仍然很小，且全负载范围内切换可实现零电压开关(zerovoltageU输入电压；

5、Uou一输出电压；C一谐振电容；L漏磁电switching，ZVS)l_】]，这成为了它独特的优势。感；L。一激磁电感；C输出电容；Q1、Q2-~N氧化物半导体场效应管。1LLC谐振变换器电路结构图1半桥LLO谐振变换器原理图LLC谐振变换器的工作原理如图1所示，整个电路可以分为4个模块，即方波产生模块、谐振间(FSFR2100型芯片的死区时间是350ns)。网络、整流滤波模块和输出负载_2J。谐振网络包括谐振电容C(也可以作为隔直电方波产生模块可以是全桥或半桥型的，通过每容¨2])、变压器的漏磁电感L和激磁电感

6、L，以次切换以一定的占空比交替驱动金属氧化物半导体L为谐振电感，由于谐振网络的滤波作用，方波场效应管Q1和Q2产生方波电压，为防止Q1和电压应用于谐振网络时，只有正弦电流可以流经谐Q2同时导通，一般的控制芯片会设置一个死区时振网络，开关损耗是流过开关管的电流和开关管源漏极之间所加电压的乘积，又因为此时的电流滞后于电收稿日期：2011-05-03压，可通过实现ZVS的方式将开关损耗降到最小。基金项目：国家大学生创新性实验计划(101049127)整流电路用整流二极管和滤波电容整流滤波，广东电力第24卷输出直流电压，

7、也可以设计成中间抽头结构的全波的状态相同，L由副边反射到原边电压钳位。t，整流方式。之后，，，．谐振为正值，此时变压器流过的电流为，与，的差值，负载能量由输入端供给，同时2LLC谐振变换器的工作模式谐振槽积蓄能量，至Q1关断时阶段4结束。LLC谐振变换器的交流等效电路如图2所示。阶段5(t4t)：这个阶段与阶段2的状态相同，同为死区时间。L、L。中存储有能量，该电流为正。负载电压由输出电容C维持，到t时Q2开通，可以达到ZVS，阶段5结束。阶段6(t后)：这一阶段与阶段1的状态基本相同，L不参与电路谐振，谐振槽中

8、L与c进行E．一输入方波电压基波有效值；E。一输出方波电压基波有效值谐振，谐振频率为，谐振槽向负载输出能量，与尺～交流等效负载阻抗。阶段1不同的是阶段6的变换器谐振电流，为图2LLO谐振交流等效电路正，当，一谐振至0时，又回到阶段1。这就是工作在ZVS区域时LLC谐振变换器在设为串联电感L与谐振电容C产生的频一个完整的开关周期中的工作模式l1-3,5]。率较高的谐振频率，