基于改进型变压器的LLC谐振变换器原理与设计

LLC谐振变换器具有高功率密度、高效率等优点,得到了广泛的应用.在电池充电器应用中,充电过程会在很宽的范围内改变输出电压,使LLC变换器在效率和增益之间难以优化.提出了一种改进型变压器实现优化效率和增益,将谐振电感和励磁电感集成到变压器上,通过与变压器副边并联的开关控制电感实现励磁电感随着输出电压和负载动态调整.与传统的LLC谐振变换器相比,改进型变换器励磁电感可以动态调节,不再为固定值,能减少通态损耗和绕组损耗,提高了增益和效率.通过仿真和250 W的样机验证了改进型变压器设计的可行性.     

一种可控谐振电感的半桥LLC电路及其控制

本文提出了一种可控谐振电感的半桥LLC电路,根据输出电流的大小调节谐振电感的感量,从而改变谐振腔的参数,使得开关频率基本维持恒定,同时缩小了LLC变换器轻载打嗝范围,这确保变换器在宽功率范围输出时无噪声,并且具有优良的输出特性.论文详细分析了可控电感的磁路、控制方法以及LLC变换器的工作原理和工作过程,对所提出电路及其控制进行了计算机仿真,并设计了一台输入为740 V,输出为420 V,满载功率为1.8 kW,输出功率范围为10％ ～100％的样机.计算机仿真与实验结果表明,通过调节谐振参数,使得开关频率基本恒定在140 kHz,在整个功率输出范围内变换器都未进入打嗝模式,输出电压特性好.与传统的LLC电路相比,该电路具有高的转换效率.     

基于移相控制的三电平LLC谐振变换器宽电压范围输出的分析与设计

LLC谐振变换器拓扑具有高效率和高功率密度的优势,广泛应用于DC-DC变换器场合。因为传统LLC谐振变换器难以适应宽电压范围输出,采用移相控制拓宽三电平LLC谐振变换器的系统增益范围,减小工作频率范围,提升轻载下的系统效率。移相模式下采用传统基波近似法分析时,系统增益曲线会与实际值偏差较大,分析其原因后,采用时域分析法建立了精确度更高的系统增益曲线,依据时域分析模型,提出了一种三电平LLC谐振变换器电感比(励磁电感与谐振电感的比值)的设计方法。实验结果表明:移相控制将增益范围从0.8~1.0提高到了0.5~1.0,并且采用所提电感比设计方法 ,软开关实现良好。     

基于LLC直流变压器(LLC-DCT)效率优化的死区时间与励磁电感设计

对于传统PWM变换器,死区时间越小,效率越高,而谐振变换器并非如此。本文针对LLC谐振式直流变压器(LLC-DCT),通过推导LLC拓扑损耗与死区时间的定量关系,提出了一种基于死区时间和励磁电感最优解的LLC谐振参数设计方法。从而选取最佳死区时间和励磁电感,得到最优化的整机效率,避免了先前设计中死区时间选取的盲目性。同时,根据工作在直流变压器下的LLC特点,分析了励磁电感与谐振电感比值和品质因素的选取。最后,研制了一台基于该优化设计方案的150W LLC-DCT样机,实验结果表明了设计方法的有效性和准确性。     

半桥型LLC谐振变换器的建模和设计

介绍LLC谐振变换器拓扑的工作原理,研究LLC谐振网络的稳态模型,对半桥型LLC变换器建模并进行分析,得出半桥型LLC变换器的优化参数,给出了匝比的选择,进行了谐振电感、谐振电容和励磁电感的设计,仿真验证了半桥型LLC变换器设计的可行性。     

辅助半桥调节的定频LLC谐振功率变换器

提出一种辅助半桥调节的定频LLC谐振功率变换器。LLC半桥和辅助半桥都以隔离的方式传递功率,在不额外添加器件的情况下,仅通过调节控制信号的时序就能改变LLC半桥的谐振参数,实现电压输出调节。不同于传统调频方式,采用定频控制可简化磁性元件设计,减小励磁电感对增益的影响,提高轻载效率。另外,辅助半桥仅处理其中一小部分功率,电路整体保留了原LLC变换器的特性。详细分析了变换器的工作原理及其稳态性能,最后搭建一台300 V输入、48 V/4 A输出的实验样机,实验结果验证了所提变换器的可行性。     

高效率CLL谐振变换器的分析与设计

阐述了CLL谐振变换器的工作原理,该变换器能在全负载范围内实现开关管的零电压开关(ZVS)和次级整流二极管的零电流开关(ZCS),降低了开关管的开关损耗,消除了二极管的反向恢复损耗。与传统LLC谐振变换器相比,CLL谐振电路网络中并联谐振电感上的电压随负载减小而减小,流过并联谐振电感上的电流也因此减小,从而减小了轻载时的环流损耗,改善了轻载效率。采用基波近似(FHA)分析方法分析CLL谐振变换器,得到该变换器的直流增益特性,并给出变换器关键参数的设计原则。通过实验验证了理论分析的正确性。     

宽输出LLC谐振变换器的定频PWM控制策略

传统频率控制的LLC谐振变换器不适用于宽电压范围的应用场合,且存在较大的循环电流而难以实现高转换效率。为了解决这些问题,提出一种简单的定频PWM控制策略,谐振变换器的后桥臂通过固定的开关频率控制,开关频率等于谐振频率;前桥臂采用PWM控制,将谐振网络的输入电压转换成多电平电压,谐振变换器实现2倍的电压增益调节范围。在这种控制方式中,增益范围独立于负载和励磁电感,可以简化谐振参数设计,通过设计较大的励磁电感减小电路的传导损耗和开关关断损耗,提升转换效率。仿真结果表明：谐振变换器可以实现宽输出电压,该控制策略降低了循环电流和关断电流。最后,通过实验验证了所提控制策略的可行性。     

交错并联磁集成双向LLC谐振变换器的高轻载效率控制方法

应用交错并联技术,可以有效扩充LLC谐振变换器的容量,但增多的通道数会造成变换器轻载效率低的问题.针对这一问题,以交错并联磁集成双向LLC谐振变换器为研究对象,在采用谐振电感反向耦合实现两相变换器自动均流的基础上,分析了变换器的工作原理和工作特性,提出了一种移相控制+变频控制+相屏蔽控制的控制策略,并给出了具体的实现方...     

一种谐振电感复用型的定频PWM单向谐振变换器

提出一种谐振电感复用型的定频PWM单向谐振变换器。该变换器对谐振电感增加二次绕组与整流二极管,构成输出串联的反激辅助电路,当谐振结束时,通过控制辅助管使谐振电感切换至反激复用模态,实现输出电压的调节。与传统单向谐振变换器相比,该拓扑采用定频PWM控制,因此全输入范围内实现零电压开通与零电流关断,同时可增大励磁电感减小导通损耗,也简化了谐振参数与磁元件的设计,另外钳位电容有效抑制了漏感引起的电压尖峰振荡。详细分析电路拓扑结构、控制方法及工作原理,并推导计算占空比调压关系。在上述理论分析的基础上,通过原理样机(41~53V输入,24V/2A输出)获得的数据结果验证了理论分析的正确性。     

LLC半桥式谐振变换器参数模型与设计

根据LLC拓扑结构工作原理,建立了LLC半桥式谐振变换器的数学模型。基于最优转换效率和宽负载变化范围的转换关系,根据模型确定了漏感、励磁电感和谐振电容,并设计了一款LLC半桥式谐振变换器,开关频率提高到兆赫兹级,在轻载和满载时效率均达到94%,功率密度达到500W/in3,实验结果表明了模型和参数设计的正确性。     

一种Boost型宽电压范围输入LLC谐振变换器

传统的桥式LLC谐振变换器不适合宽电压范围输入,且其输入电流断续。为此提出了一种新型的 Boost 型 LLC谐振变换器。通过集成两个交错并联的Boost电感,不仅可以拓宽LLC变换器的增益范围,而且可以显著减小输入电流的纹波,因此该变换器适合用在光伏、燃料电池等可再生能源发电系统中。与传统的脉冲频率调制控制相比,该变换器采用定频脉冲宽度调制控制,励磁电感和Boost电感对变换器的增益特性影响很小,可以简化谐振参数的设计,同时定频控制也有利于磁性元器件和滤波电路的设计。首先介绍了该变换器的工作原理;然后通过时域分析,对该变换器的增益特性进行了深入研究;之后对变换器的ZVS软开关条件进行了详细的分析;最后建立了一台120~240 V 输入、24 V/25 A 输出的实验样机,实验结果验证了变换器的实用性及理论分析的正确性。     

交错并联LLC谐振变换器的磁集成均流特性

为了扩充容量,LLC谐振变换器多采用两相或多相交错并联结构,然而,由于交错并联LLC谐振变换器中各并联相的谐振元件参数(主要包括谐振电感和谐振电容)不可避免地存在偏差,使得各相LLC谐振变换器之间的电压增益不相等,导致各相电流不均衡。针对这一问题,该文提出一种180°交错并联LLC谐振变换器的磁集成均流方案,通过对各个并联相谐振电感进行磁集成,在不增加额外电路和不改变控制策略的情况下,实现各相LLC电路一次电流和负载电流的自动均衡,不但保持了LLC谐振变换器所固有的软开关特性,而且还提高了效率,并将谐振电感的数量由两个减少为一个。搭建了输出功率为1kW的两相交错并联磁集成LLC谐振变换器实验样机,验证了磁集成均流方案的有效性。     

同步控制双向LLC谐振变换器

本文提出了一种同步控制的双向LLC谐振变换器。为使变换器在正向、反向工作时拓扑结构相同,在电路中增加了一个辅助电感。该辅助电感除了可以使双向LLC谐振变换器的双向工作特性完全对称外,还可以帮助开关管实现软开关。文章提出的双向LLC谐振变换器结构简单、控制方法易于实现。当变换器开关频率小于谐振频率时,所有开关管均可以实现零电压开通(ZVS);当变换器开关频率大于等于谐振频率时,软开关特性与传统LLC谐振变换器相同。因此变换器具有较高的效率,很适合应用于能量双向流动的场合。同步控制的双向LLC谐振变换器与传统二极管整流的单向LLC谐振变换器的工作特性存在差别,为了精确分析,文章提出了新的等效电路模型,并给出了同步控制双向LLC谐振变换器的电压增益公式和软开关条件。最后通过实验验证了理论分析的结果。     

基于柔性电感的恒频控制LLC谐振变换器

传统LLC谐振变换器采用变频控制,在输入电压变化范围较宽时开关频率变化范围宽,其磁性元件难以优化设计.将LLC谐振变换器中的谐振电感设计为柔性电感,通过改变柔性电感的电感而改变变换器的谐振频率,改变LLC变换器的输出特性,实现宽输入电压、宽负载范围内的恒频调压,进而可以实现变压器、电感、滤波电容等元件的优化设计.首先介...     

兼顾稳态效率和暂态升压能力的LLC变换器

针对服务器前端电源等对稳态效率和暂态升压能力具有特殊需求的应用场合,在LLC谐振变换器的整流电路中引入辅助开关网络,得到了一种改进的LLC谐振变换器。在额定输入电压附近,辅助开关网络保持关闭,变换器采用脉冲频率调制(PFM)调节输出电压;而当输入电压跌落时,辅助开关网络采用脉宽调制(PWM)策略,工作状态和Boost变换器类似,使变换器获得了额外的升压调节能力。对改进的LLC变换器的工作过程、电压增益特性进行分析,并给出了参数设计的方法。励磁电感的设计只需考虑稳态工作点的性能需求,与电压增益范围无关,有效减小了传统LLC变换器变压器因励磁电感过小而额外引入的环流损耗。最后通过实验验证了所提方案的可行性和有效性。     

基于UCC25600的LLC谐振变换器设计

介绍了TI公司的LLC谐振变换器控制芯片UCC25600。分析了LLC电路的工作原理和UCC25600在LLC半桥谐振式开关电源中的用法。采用磁集成技术,利用变压器的漏感和励磁电感,将谐振电感Lr集成到变压器中,减少了磁件的数量和体积,减小变压器副边漏感,以确保副边整流管实现零点流开关。最后制作了样机,实验结果表明,该LLC谐振变换器结构简单,运行可靠,输出稳定。     

基于移相控制的三相交错并联LLC谐振变换器均流控制策略

为了适应大功率应用场合,多相LLC谐振变换器的交错并联结构得到了广泛关注和研究.由于并联各相LLC谐振变换器谐振参数(励磁电感Lm、谐振电容Cr和谐振电感Lr)的差异,各相的电压增益互不相同,进而导致各相电流不平衡.为了解决这一问题,基于原副边星形连接的三相交错并联LLC谐振变换器电路拓扑,详细分析了各谐振参数对并联LLC谐振回路均流的影响程度;提出了一种基于移相控制的均流控制策略,运用余弦定理求出谐振电流相位的关系,转化为开关管的相位驱动信号,在不增加任何附加电路的情况下,实现并联各相LLC谐振回路的自动均流,提高了系统整体运行的可靠性.最后通过仿真和实验分析了所提控制方法的有效性和准确性.     

基于混合ZVS的不对称半桥变换器研究

分析了传统不对称半桥变换器利用变压器原边串联谐振电感或变压器励磁电感能量实现零电压软开关的缺点,研究一种将谐振电感与励磁电感结合用于不同负载条件下的混合式软开关方式。分析该方式在轻载、半载和重载3种负载条件下的软开关过程,推导实现软开关的条件,探讨了谐振电感和励磁电感在不同负载条件下的作用机理。通过仿真和实验进行了验证,结果表明:该混合ZVS仅需要励磁电感值和较小的谐振电感就可实现宽负载范围内的软开关,软开关特性好、效率高。     

基于MC33067的LLC谐振全桥变换器的应用设计

LLC变换器以其卓越的性能迅速成为DC/DC变换器的首选拓扑,而目前该拓扑大多应用在小功率半桥变换器,而在大功率全桥变换器中的应用还较少。在此提出了一种基于高性能谐振控制器MC33067的LLC谐振全桥变换器设计方案,该拓扑采用了固定死区的互补调频控制方式,巧妙利用了变压器的励磁电感和外置谐振电感与谐振电容发生谐振,实现了初级零电压(ZVS)开通以及次级零电流(ZCS)关断,并给出了输出直流电压48 V,满载功率2 kW的试验结果。试验结果表明,LLC谐振全桥变换器具有高频、高效率等优点,符合电源高功率密度、高效的发展要求。