開關(guān)電源LLC諧振轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點及研究分析

伴隨著功率半導(dǎo)體元器件的發(fā)展，高頻化已成為一種發(fā)展趨勢，高頻變換能夠顯著減小功率變換器的體積、重量，從而有效地提高變換器的功率密度，但傳統(tǒng)的PWM變換器已經(jīng)很難適應(yīng)高頻化的發(fā)展趨勢。相比于PWM變換器，諧振變換器具有開關(guān)工作頻率高、開關(guān)損耗小、效率高、允許輸入電壓范圍寬、體積小、重量輕、開關(guān)應(yīng)力小、EMI噪聲小等優(yōu)點。并且LLC諧振變換器能在全負載范圍內(nèi)實現(xiàn)開關(guān)管的ZVS，副邊整流二極管實現(xiàn)ZCS，有效降低了開關(guān)損耗，大大提高了電源效率。此外，LLC諧振變換器還可實現(xiàn)諧振電感和變壓器的磁集成。基于上述優(yōu)點，LLC諧振變換器在現(xiàn)代開關(guān)電源中得到了廣泛的使用。 本文首先對諧振變換器的基本分類和自的優(yōu)缺點進行了總結(jié)和歸納，并與傳統(tǒng)的PWM變換器行了對比，總結(jié)出了LLC諧振變換器的主要優(yōu)點；詳細分析了LLC諧振變換器的工作原理，對其在各個頻率范圍內(nèi)的工作波形分別作了深入探討；基于FHA(基波分析法)的方法對LLC諧振變換器的穩(wěn)態(tài)直流增益特性進行了詳細研究，并由此總結(jié)推導(dǎo)出了一種簡單的諧振參數(shù)設(shè)計方法，結(jié)合設(shè)計實例，給出了各參數(shù)計算結(jié)果；基于擴展描述函數(shù)法建立了LLC諧振變換器的小信號模型，在此基礎(chǔ)之上分析了開關(guān)頻率變化時變換器的小信號特性，并根據(jù)動態(tài)特性的要求對變換器的補償器設(shè)計問題進行了分析，設(shè)計了補償器的基本結(jié)構(gòu)；采用磁集成技術(shù)，利用變壓器的漏感和勵磁電感，將諧振電感集成到變壓器中，減少了磁件的數(shù)量和體積；通過SABER仿真結(jié)果驗證了理論分析的正確性。