基于半桥LLC谐振DC-DC变换器的研究(3)

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因为谐振变换器是以谐振电路为基本单元，当电路发生谐振时，电压(或者电流)周期性地过零点，使得开关管在零电压或者零电流条件下开通或者关断，从而实现软开关，以达到达到降低开关损耗的目的。通过设置特定谐振频率可以满足高功率密度、高效率、高开关频率的要求。

在二元谐振变换器基础上演变而来的三元LLC谐振变换器，相比之下拥有很优异的性能。第一，它无需使用额外的辅助网络就可以实现全负载范围内的开关网络中的开关管的ZVS（零电压开通）；第二，变压器副边整流二极管可以有条件的实现ZCS（零电压关断），降低二极管反向恢复时间内产生的损耗；第三，在宽输入电压范围下，输入电压越高，效率就越高[4]。与全桥型开关网络相比，在满足功能要求情况下，半桥型开关网络电路简单、使用的元器件少，因此选用半桥而非全桥[5]。

1.2半桥LLC谐振DC/DC变换器的研究现状

1.3研究内容

论文的主要内容是基于半桥LLC谐振DC/DC变换器的研究。针对电源设计要求中90％以上的效率要求，主电路采用LLC谐振半桥拓扑结构。对于LLC谐振变换器元件参数设计难、调试难的问题，参考了国内外关于LLC谐振的研究和设计，提出一套完整的LLC谐振半桥电路结构的参数设计方法。

论文的具体组织结构安排如下：

第2章主要概述了谐振网络的发展，介绍了几种典型的变换器的优缺点，并进行比较，从而引出基于半桥LLC谐振DC/DC变换器。简单概述了LLC谐振的两个谐振频率。

第3章采用FHA(基频分量)法建立了LLC谐振变换器的FHA统一模型，计算出电压转换比和输入阻抗的归一化公式，接下来采用Math CAD软件对LLC谐振变换器进行特性分析：频率特性、空载特性、短路特性，再划分出谐振网络的工作区域，最后对LLC谐振变换器的工作状态进行详细分析。

第4章根据前面分析和设计要求给出实例进行变换器各个参数设计，并运用仿真软件分析验证其各个工况，宽输入电压范围实现的输出稳压，比较理论与仿真的差异性，得出本文参数设计方法的可行性。

第5章首先对本文工作进行总结，指出本文设计需要改进之处和设计展望。

第2章几种典型的谐振拓扑结构源]自=751-·论~文"网·www.751com.cn/

谐振变换器具有效率高、开关损耗小、重量轻、体积小、EMI噪声小、开关工作频率高、开关应力小等优点[12]。它也有一定的设计限制：第一，由于变换器是采用PFM(Pulse-Frequency Modulation)技术调整输出电压的，不能使用PWM技术的控制和设计方法；第二，变换器工作频率较高，对驱动电路的要求也更高；第三，谐振网络多个谐振元件参数的不同组合，决定了谐振变换器不同的工作状况，因此设计谐振变换器的关键在于参数的设计[13]。

本章将分别对前面提到的串联谐振变换器、并联谐振变换器、串并联谐振变换器以及LLC谐振变换器进行详细的介绍，并对半桥LLC谐振DC/DC变换器的工作特性进行详细分析。

2.1串联谐振变换器

图2.1给出了串联谐振半桥变换器的电路拓扑[14]。变换器由串联谐振网络和整流环节构成，谐振网络通过全桥整流滤波结构与负载（RL）串联；滤波电容（）作为滤波结构；与直流电源并联的两个大容量电容值相等，对输入电压有分压作用，并且两端的电压为恒值，不参与到谐振过程中；两个开关管的反并联二极管起续流作用。在半桥开关电路中，开关管和驱动信号互补（为避免上下桥臂直通，驱动信号留有一定的死区时间），当导通时，、两点电压；当导通时，、两点电压。因此在一个开关周期上，、两点间形成一个对称交流方波电压，幅值为