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    經(jīng)典集萃:淺析LLC半橋諧振型DC-DC變換器

    發(fā)布時(shí)間:2015-08-10 責(zé)任編輯:echolady

    【導(dǎo)讀】生活中隨處可見(jiàn)LLC半橋諧振型DC-DC變換器被廣泛應(yīng)用的實(shí)例,例如電動(dòng)汽車。這款LLC半橋諧振型DC-DC變換器以其高穩(wěn)定性、高效率、低損耗的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)占據(jù)市場(chǎng)。備受消費(fèi)者的青睞。本文就LLC半橋諧振型DC-DC變換器的工作原理及應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

    我們以最普通的LLC半橋諧振型變換器為例。該種類型的變換器主電路如下圖所示,從下圖中我們可以看到,兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Q1、Q2組成半橋結(jié)構(gòu),驅(qū)動(dòng)信號(hào)是占空比為50%的互補(bǔ)模式工作(通常情況下為了防止上下橋臂直通,在信號(hào)帶會(huì)有一定的死區(qū)時(shí)間),Q1、Q2互補(bǔ)導(dǎo)通,產(chǎn)生一方波電壓Vmid作為諧振回路的輸入。在該結(jié)構(gòu)中,諧振電容Cr、諧振電感Lr和變壓器勵(lì)磁電感Lm構(gòu)成LLC的諧振網(wǎng)絡(luò),其中諧振電容Cr也起隔直電容的作用。在變壓器副邊,二極管D1、D2組成帶有中心抽頭的全波整流電路,輸出電壓經(jīng)輸出電容Cout濾波后供負(fù)載使用。

    經(jīng)典集萃:淺析LLC半橋諧振型DC-DC變換器
    圖1 為L(zhǎng)LC半橋諧振變換器電路圖
     
    從該結(jié)構(gòu)圖中我們可以比較清晰的看到,這種半橋LLC諧振型的DC-DC變換器在結(jié)構(gòu)上采用兩個(gè)串聯(lián)電感和一個(gè)串聯(lián)電容,其中Lr是諧振電感,Cr是諧振電容、Lm是激磁電感。這兩個(gè)串聯(lián)電感和串聯(lián)電容形成了兩個(gè)諧振頻率。當(dāng)副邊整流二極管導(dǎo)通時(shí),變壓器副邊電壓箝位勵(lì)磁電感Lm,Lm兩端電壓恒定不參與諧振,諧振元件為諧振電感Lr、諧振電容Cr,定義諧振頻率為:

    經(jīng)典集萃:淺析LLC半橋諧振型DC-DC變換器

    而當(dāng)副邊整流二極管處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí),該結(jié)構(gòu)中的變壓器與副邊斷開(kāi),此時(shí)既沒(méi)有能量從原邊傳輸?shù)礁边叄琇m不再被副邊電壓箝位,此時(shí)諧振元件為諧振電感Lr、諧振電容Cr、激磁電感Lm,定義諧振頻率為:
    經(jīng)典集萃:淺析LLC半橋諧振型DC-DC變換器

    在平時(shí)的運(yùn)行過(guò)程中,由于半橋LLC諧振型的DC-DC變換器采用的是變頻控制,因此其能量傳輸是通過(guò)改變開(kāi)關(guān)頻率fs來(lái)調(diào)節(jié)的。在通常情況下,半橋LLC諧振變換器具有不同的工作模式,根據(jù)開(kāi)關(guān)管的工作頻率fs和諧振頻率fr、fm的關(guān)系,以及輸入電壓和負(fù)載等因素,LLC諧振變換器可分為fs>fr、fm<fs<fr和fs=fr三個(gè)運(yùn)行模式,當(dāng)fr小于fm,這個(gè)階段應(yīng)該盡量避免其發(fā)生。

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