半桥LLC谐振变换器的特性分析.pdf

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1、·3o·半桥LLC谐振变换器的特性分析刘玮，牛鸣德。夏永涛(贵州大学电气工程学院，贵州贵阳550003)摘要：介绍半桥LLC谐振变换器的工作原理，根据基波分析法(Frta)对LLC谐振网络进行了建模。并对半桥LLC谐振变换器的特性进行了分析。半桥LLC谐振变换器以其具有较高的功率密度和平滑的电磁干扰信号，而且解决方案元器件数量少，性价比高等优点被广泛应用于中高输出电压变换器。这种拓扑结构适合于负载输出较宽开关频率较高的应用。关键词：半桥LLC谐振空载短路中图分类号：TM461．3文献标识码：A文章

2、编号：11302—6886(：2011)05一O030—03TheCharacteristicsAnalysisofHalf-bridgeofLLCResonantLIUWei，NIUlVfingde，XIAYongtaoAbstract：TheprincipleofLLChalf-bridgeresonantconverterandthecharactersofoutputgainWasanalyzed．Theequivalentcir-cuitofLLChalf-bridgeresonantw

3、asmadebyfirstharmonicapproximation(FHA)method．LLChalf-bridgeresonanthastheadvanta—gesofhigheroperationfrequency，lowerswitchingloss，widerrangeofinputvoltage，higtereficiencyandSOon．Justwiththeseadvanta—ges，itcanbewidelyusedinthecaseofhighswitchingfreque

4、cncy．Keywords：half-bridge；LLCreSOnant；noload；shortcircuit接连接到输出电容Co上。0引言在LIE谐振变换器中有两个谐振频率，将LC的本征LLC谐振变换器以其具有较高的功率密度和平滑的谐振频率定义为：电磁干扰信号，而且解决方案元器件数量少，性价比高等／1r-优点被广泛应用于中高输出电压变换器。这种拓扑结构适合于负载输出较宽的应用。LLC谐振变换器作为谐振将LLC谐振网络本征频率定义为：型软开关拓扑的一个代表，已经成为近年来一个研究热：———：一

5、点，现今工业界已将LiE谐振变换器用于总线变换器。⋯2霄(4-Lm)Cr对于半桥LLC谐振变换器来说，可以运行在三种工1半桥u谐振变换器作模式下，但为了实现MOS的ZVS和整流管的ZCS，它的如图1所示，LLC谐振变换器的两个主开关管Ql和工作频率可以低于LC网络的谐振频率，但是一定要高于Q2构成一个半桥结构，其驱动信号是由占空比固定为0．5LLC网络的谐振频率。的互补驱动信号，谐振电感IJr，谐振电容Cr，励磁电感IanLLC变换器的稳态工作原理如下：组成了一个LLC谐振网络，该谐振网络连接在半

6、桥的中模式一(一t)：在t。时刻，开通S。，关断s2。在t。一t点和地之间，因此谐振电容也起到隔直的作用，防止由直之间一i>i。两者之差经变压器传送到输出端。根据变压流引起的变压器偏磁。在变压器副变，由整流二极管D器的极性，D。导通。励磁电流i线性增加，谐振电流i。以和D组成具有中间抽头的全波整流电路。整流二极管直近似正弦波形式增加。在t。时刻，i=，此模式工作结束。模式二(￡，一t)：在t=t2时刻，i=i，变压器初级电流为零，因此，变压器次级也不存在电流，D．在ZVS条件下关断。磁化电感Lm参

7、与了谐振，此谐振周期延续时间很衄m长且大于开关周期。在t。一t期间，s仍处于导通状态。由于Lm值很大，因此谐振电流近似为恒值不变。模式三(f：一t，)：在t一t，期间，i=i，输出侧电流i。图1半桥LLC谐-b~-DC／DC变换器等于零，于是二极管D电流自然流过零而关断，因此是零·31·电压开通(ZVS)，几乎没有反向恢复过程。同时，Lm与Lrd)品质凼数加在一起与Cr谐振。因此这个谐振周期要比前一个谐振Q=ZoZoPo=周期大得多，所以在这个谐振周期里，原边电流可以看作近似不变，Lm是一个恒流源

8、。当谐振电感的能量全部转换将归一化变量以及式1、式2带人式3，并化简可得增给谐振电容时，该模式结束。益G的表达式如下：结电裹容耋电压放电姜为零目—苗}二_二__『_}田}—·h}Gl：J—=[=1=+==(=，二一二岁)二二二二(／二=一)(4)时，s，的体内二极管根据式4利用导通，这样为S，实现mathcad软件可以画出零电压开通创造了条电压增益曲线如图4。件。其后半个周期运图2半桥LLC谐振变换器工作波形行原理和上半个周期3半桥LLC谐振变运行原理基本一样。换器特性分析2半桥I