CLL諧振變換器的分析與設(shè)計(jì).pdf

1、開(kāi)關(guān)電源逐漸向高頻化、小型化、高功率密度等方向發(fā)展，諧振變換器具有高開(kāi)關(guān)頻率、軟開(kāi)關(guān)特性等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外研究者和工業(yè)界的關(guān)注。在寬輸入電壓和全負(fù)載范圍內(nèi)，LLC諧振變換器實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)管的零電壓導(dǎo)通(Zero VoltageSwitching，ZVS)和整流二極管的零電流關(guān)斷(Zero Current Switching，ZCS)，減小了開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗，消除了二極管的反向恢復(fù)損耗，得到廣泛關(guān)注。然而，在輕載工作時(shí)，較低的勵(lì)磁電感將

2、導(dǎo)致高環(huán)流損耗，降低了諧振變換器的輕載效率。CLL諧振變換器的諧振元件不再依賴于變壓器的勵(lì)磁電感，簡(jiǎn)化了變壓器的設(shè)計(jì)，在保留LLC諧振變換器優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，其諧振網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)諧振電感兩端電壓隨負(fù)載減小而減小，并聯(lián)諧振電感的電流也因此減小，從而減小了輕載時(shí)的環(huán)流損耗，改善了輕載效率。
　　本論文首先采用基波近似分析(Fundamental Harmonic Approximation，F(xiàn)HA)方法，得到了CLL諧振變換器的直流增益特性，并對(duì)

3、其增益特性進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明，與LLC諧振變換器類似，CLL諧振變換器同樣能夠在寬輸入電壓和全負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)管ZVS導(dǎo)通和整流二極管ZCS關(guān)斷。在開(kāi)關(guān)頻率等于諧振頻率處，CLL諧振變換器具有更高的增益特性，從而可選取較低的變壓器變比以減小繞組損耗，提升了CLL諧振變換器的性能。為了使CLL諧振變換器更好地工作，采用基波近似結(jié)合特征阻抗的分析方法，給出了CLL變換器實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)的限制條件，得到了諧振網(wǎng)絡(luò)電流和諧振元件應(yīng)力與諧振電感

4、比和負(fù)載的關(guān)系式。在此基礎(chǔ)上，提出了一種CLL諧振變換器諧振網(wǎng)絡(luò)電路參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并給出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)步驟。
　　CLL諧振變換器的直流增益特性與LLC諧振變換器極其相似，導(dǎo)致兩種變換器的工作特性非常相似。為了比較CLL諧振變換器和LLC諧振變換器的性能，采用基波近似對(duì)變換器的軟開(kāi)關(guān)限制條件、諧振網(wǎng)絡(luò)電流、諧振元件應(yīng)力等特性進(jìn)行了對(duì)比分析。分析結(jié)果表明，輕載時(shí)，CLL諧振變換器的環(huán)流損耗和開(kāi)關(guān)管關(guān)斷損耗更低，效率更高。