LLC諧振變換器開關(guān)損耗特性研究.pdf

1、功率開關(guān)管的高頻化可以大幅度減小電容、電感及變壓器的體積，不但降低了電子元器件的使用成本，還有效提高了變換器的功率密度。但是，簡單地提高功率開關(guān)管的頻率，開關(guān)管的開關(guān)損耗也會相應(yīng)大幅增加，造成變換器的效率降低。同時，整流二極管在工作于高頻時會有嚴(yán)重地反向恢復(fù)問題，不但會帶來嚴(yán)重地EMI，增加設(shè)計(jì)難度，還會進(jìn)一步降低變換器的效率。傳統(tǒng)的PWM變換器受掉電保持和開關(guān)損耗的限制已很難滿足人們對高頻高效的要求。在此背景下，LLC諧振變換器應(yīng)運(yùn)而

2、生。
　　LLC諧振變換器不但可在全負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)開關(guān)管及二極管的軟開關(guān)，還可實(shí)現(xiàn)高度的磁集成，具有高效率、高功率密度、低EMI噪聲、寬電壓輸入范圍等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于中小功率等級的電子產(chǎn)品中。LLC諧振變換器與移相全橋變換器在不同功率等級的市場獲得了廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)外文獻(xiàn)對兩者的優(yōu)劣進(jìn)行了深入研究，但鮮有文獻(xiàn)對其開關(guān)損耗進(jìn)行對比分析過，又因LLC諧振變換器是PFM工作方式且關(guān)鍵參數(shù)較多，尚存在控制方式復(fù)雜，參數(shù)選取困難，諧振電流

3、過載保護(hù)等諸多問題。針對這些問題本文主要開展了以下工作：
　　首先,給出了LLC軟開關(guān)分布式電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，介紹了EMI濾波器的原理、APFC電路的原理及基于UC3854的SABER仿真模型、掉電保持電容的計(jì)算過程，重點(diǎn)分析了半橋型LLC諧振變換器的穩(wěn)態(tài)建模，利用ORIGIN繪制了電壓增益特性曲線，在此基礎(chǔ)上分析了關(guān)鍵參數(shù)對變換器電壓增益的影響。
　　其次，建立了LLC諧振變換器等效電路模型，并運(yùn)用擴(kuò)展描述函數(shù)法進(jìn)行小信號

4、建模，得出了變換器電壓增益數(shù)學(xué)模型，證實(shí)了FHA建模法的正確性。
　　再次，建立了LLC諧振變換器開關(guān)損耗數(shù)學(xué)模型，結(jié)合課題的要求，給出了變換器核心參數(shù)基于MATHCAD的設(shè)計(jì)流程及開關(guān)管和二極管的選取過程并完成了開關(guān)損耗功率計(jì)算。基于SABER仿真對移向全橋PWM ZVS變換器和半橋型LLC諧振變換器在同樣輸入、輸出、開關(guān)頻率下的開關(guān)損耗進(jìn)行了對比研究。
　　最后，基于SABER仿真對半橋型LLC諧振變換器基本型與改進(jìn)型進(jìn)