半桥LLC谐振变换器分析与设计

介绍半桥LLC谐振变换器的工作原理,在此基础上分析计算半桥LLC谐振变换器的主要参数,并以FSFR2100型控制芯片设计出一种半桥LLC谐振变换器,测试结果表明,半桥LLC谐振变换器具有高效率、高功率密度、低电磁干扰的特点.     

开关电源PCB电磁兼容特性的仿真分析及其改进

随着开关电源工作频率不断提高,电磁干扰问题也变得日益严重,结合LLC半桥谐振开关电源的设计实例,首先分析了高频传导干扰对PCB电磁兼容性的影响。在EMC分析中,使用Cadence SPB 16.3与Ansoft Designer 6.1相结合的方法,基于场的原理,建立PCB仿真模型,分析LLC半桥谐振开关电源PCB的电磁兼容特性。其次,根据电磁场近场分布图,对PCB的布局布线加以改进,提高了PCB的电磁兼容特性。最后,仿真结果表明其电磁场强度有较大幅度减小,同时进一步验证了设计阶段中针对PCB改进的合理性。     

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。     

基于半桥LLC谐振变换器的多路输出辅助电源设计

根据辅助电源高可靠性、高稳定性、低电磁干扰的要求,详细介绍了基于半桥LLC谐振变换器的多路输出辅助电源关键参数以及驱动和启动电路设计。主电路采用零电压准谐振变换器控制芯片UC3863控制。实验结果验证了设计的正确性。     

基于混合控制模式的宽范围LLC谐振变换器设计

为了提升LLC谐振变换器的输入电压范围,提出了一种混合控制的方式来提升LLC谐振变换器电路的增益。将整个控制分为3个模式,分别为全桥模式、半桥模式以及混合模式。在混合模式下,通过PI运算得出半桥LLC谐振变换器和全桥LLC谐振变换器分配的权重,控制信号由数字信号处理器DSP28335发出,让整个电路在控制周期的一定时间内工作在全桥LLC谐振变换器模式,其余时间工作在半桥LLC谐振变换器模式。前期通过分析和仿真,能够确定控制方式的最佳控制方案,最后通过一个输入50～150 V直流、输出12 V/5 A的实验样机,验证了所提控制方式的正确性和合理性。     

新型LLC谐振变换器的分析与设计

针对多数文献对LLC谐振电路工作原理阐述的不够详细和贴近实际,详细阐述了LLC谐振电路的工作原理.该拓扑采用固定死区的互补调频控制方式,利用变压器的漏感和励磁电感,通过与谐振电容产生谐振,实现零电压开关(ZVS).结果表明,LLC谐振变换器具有转换效率高、EMI小等诸多优点,更适合开关电源的高频化和高效率的要求.     

高效率半桥LLC谐振变换器的研究

半桥LLC谐振电路由于能在全负载范围内实现软开关,从而能达到较高的效率和功率密度,因而成为研究的热点之一。采用基波分析法,在研究LLC谐振电路工作原理、增益特性的基础上,对电路损耗进行了分析,指出了影响电路效率的主要元件,并给出其参数设计。最后制作了一台150 W的样机,整机效率达95.6%,实验结果验证了理论分析的正确性,同时半桥LLC变换器具有较高的效率。     

基于MOSFET串联的半桥LLC谐振电路设计

LLC谐振变换器基于软开关技术,具有开关损耗低、功率密度大、电压输入范围宽等优点。但在设计高电压直流输入的LLC谐振变换器时,受限于半导体工艺技术,开关管的最高工作电压无法满足电路要求。针对此问题,提出使用多个开关管串联来实现高压应用的目的。首先分析金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的工作特性,然后采用软开关技术和LLC谐振技术,设计基于4个MOSFET串联的半桥LLC谐振电路,最后搭建一台直流输入300 V、直流输出40 V、功率100 W的测试样机,以验证电路的可行性。     

LLC半桥谐振变换器参数优化设计与实现

LLC半桥谐振变换器的高效率、高功率密度使其广泛应用于LED光源驱动器。通过对其工作原理、特性及谐振网络传输效率的分析,归纳出一种简易的参数设计方法。最后,用该方法设计了具有90%变换效率的100k Hz、120W的LLC半桥谐振电路,实验结果证实了此设计方法的可行性。     

基于半桥LLC谐振式通信电源的设计

随着4G网络的普及,人们越来越对网络的便捷性产生依赖,这也对通信网络的稳定性和实时性有了更高的要求。通信电源作为通信系统稳定运行的保障,其可靠性也备受行业关注。设计及制作一款基于半桥LLC谐振式通信电源,以供通信设备使用,该通信电源具有两级结构,为APFC+LLC结构。有源功率因数校正电路的拓扑结构采用Boost作为主拓扑,电路工作在CCM模式,使该通信电源能够达到较高的功率因数,并且有效地降低了输入电流谐波的含量。软开关DC/DC变换器采用半桥LLC作为主拓扑,软开关DC/DC变换器主要通过谐振来实现,在半桥或者全桥变换器的基础上加上谐振网络实现零电压开通或者零电流的关断,设计时我们选择半桥LLC谐振变换器,利用适当的谐振电路设计使输出电压稳定。最后制作了功率为360 W的通信电源,经过仿真验证该通讯电源效率很高。     

基于临界模式Boost电路与LLC谐振电路的单级交直变换器

提出一种基于临界模式Boost电路与LLC谐振电路的单级交直变换器,由于其通过输入分压与LLC谐振电路的两个开关管各形成一个临界模式的Boost电路,实现了开关管的集成,降低了系统成本。同时Boost电路工作在临界模式,实现了功率因数校正作用,开关管的集成并没有改变LLC半桥谐振电路的软开关特性,降低了变换器中开关元件的损耗,在一定程度上提高了变换器效率。通过一100 W实验样机的实验验证可知,系统满载时功率因数高达0.975,总谐波失真(THD)为21.5%并满足IEC 63000—3—2的标准,效率为90.8%。     

LLC resonant DC–DC converter with series‐connected primary windings of transformer

This paper proposes a zero‐voltage switching (ZVS) LLC resonant step up DC–DC converter with series‐connected primary windings of the transformer. The series resonant inverter in the proposed topology has two power switches (MOSFETs), two resonant capacitors, two resonant inductors, and only one transformer with center‐tapped primary windings. The power switches are connected in the form of a half‐bridge network. Resonant capacitors and inductors along with the primary windings of the transformer form two series resonant circuits. The series resonant circuits are fed alternately by operating the power switches with an interleaved half switching cycle. The secondary winding of transformer is connected to a bridge rectifier circuit to rectify the output voltage. The converter operates within a narrow frequency range below the resonance frequency to achieve ZVS, and its output power is regulated by pulse frequency modulation. The converter has lower conduction and switching losses and therefore higher efficiency. The experimental results of a 500‐W prototype of proposed converter are presented. The results confirm the good operation and performance of the converter. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

一种改进的LLC电路在交流电源中的应用研究

LLC谐振电路因具有高功率密度、高效率等优点成为研究的热点,由于其输出电压不是正弦交流电,研究焦点集中在直流电压输出的LLC谐振变换器。为了在正弦交流电源中利用LLC谐振电路的优点,本文介绍一种在LLC变换器基础上改进的直流-交流变换器。首先在Saber仿真基础上论证电路能实现正弦交流输出,然后对电路进行频域分析,并提出一种能实现软开关的参数设计方法,最后根据所述方法设计电路并仿真验证理论的正确性。     

基于LLC谐振变换器的直流电源控制系统设计

基于LLC谐振变换器的直流电源,具有输出电压范围宽、效率高、体积小等优点,因此受到了青睐。首先分析了三电平半桥LLC谐振变换器的数学模型。在此基础上,设计了以数字信号处理器(DSP)为控制器的脉冲频率调制(PFM)控制系统。针对DSP处理器在闭环调频过程中易出现周期值和比较值装载时间不一致、导致电路出现异常振荡的问题,提出了特定区域内赋周期值和比较值的方法。最后,通过实验证明了该方法的有效性。     

Analysis and Experimental Validation of an Interleaved LLC Resonant Converter with Reduced Component Count

This paper presents an interleaved LLC resonant half-bridge DC-DC converter with lesser component count. Unlike most of the conventional interleaved LLC resonant converters, the proposed converter uses only one power transformer having two primary windings and one secondary winding. The primary windings of the transformer are fed in parallel via dual resonant tanks by operating the power switches of half-bridge network with interleaved half-switching cycle. Due to parallel feeding, core magnetization current divides equally between primary windings. Consequently, the effective value of magnetization inductance seen at each primary winding becomes twofold of the measured value. An equivalent circuit of converter is derived to validate this phenomenon. The gain characteristics of the equivalent circuit indicate that the maximum gain of converter occurs at relatively lower switching frequency than the conventional two power transformers-based interleaved LLC converters. Consequently, the proposed converter will have same operational characteristics at half magnetizing inductance. The validity of developed equivalent circuit and operational principle and performance of converter are confirmed by both simulation and experimental results of a 1000-W prototype. The experimental results show that for an input voltage of 400 V, converter has maximum efficiency of 96.24% at output power of 1000 W.     

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。     

非对称半桥交错并联输出式LLC谐振DC-DC变换器设计

LLC谐振变换器由于谐振特性,能够较容易实现软开关和增大变换器功率密度,在中大功率场合得到广泛应用。为了增大功率密度提高输出容量,设计了一种非对称半桥交错并联输出式LLC谐振DC-DC变换器,对变换器的工作过程进行了分析。分析了不同k值对变换器的影响,对谐振网络进行了等效分析。不同谐振频率下变换器分布在不同的工作区域,不同的工作区域中开关MOS管实现软开关过程的难易程度不等。通过仿真和样机测试验证了设计的变换器开关管能够实现零电压开关(ZVS),能够有效减小变换器的开关损耗。     

宽输入高增益隔离升压型DC/DC变换器

隔离升压型DC/DC变换器是一类可以将低压直流母线变换成高压直流母线并实现电气隔离的变换器的统称。该技术在新能源发电领域如燃料电池发电系统以及微逆变器系统中应用广泛,其研究热点是宽输入适应性、高增益和高效率功率变换。LLC谐振变换器很好地符合这些要求。为此,研究了基于全桥LLC谐振变换器的高增益隔离升压型DC/DC变换器,提出了单级式和两级式两种方案,单级式方案为输出稳压LLC谐振变换器,而两级式方案为Boost变换器级联输出不稳压LLC谐振变换器。分别提出了LLC谐振变换器在单级式和两级式方案中的基于最佳励磁电感的谐振腔参数设计方法,并且分别通过样机实验验证了所提出的设计方法的有效性。     

全桥LLC电路时域模型及其分析

传统LLC电路分析基于频域分析方法,采用只考虑基波分量的基波近似法(FHA)进行等效。传统分析方法忽略了高次谐波对功率转换的影响,是对谐振变换的一种近似,而不是准确模型。根据全桥LLC电路实际电压、电流波形,首先给出了LLC谐振变换器全时域的分析方法及步骤,列出了非线性时域方程组。然后基于时域方程绘制了包含全部信息的增益曲线,分析LLC电路整个工作频段的增益,并与FHA进行了比较。最后,在20kW电动汽车充电模块电路上对所述时域模型和增益分析进行了实验验证。     

一种两级式隔离型双向DC/DC变换器的分析与设计

提出了一种两级式隔离型双向DC/DC变换器,该变换器包含一个闭环的前级DC/DC变换器和一个开环的后级LLC谐振变换器。当能量从低压直流母线传输到高压直流母线时,变换器等效为Boost变换器+全桥倍压LLC谐振变换器;当能量反方向流动时,变换器等效为半桥LLC谐振变换器+Buck变换器。通过分析变换器工作原理与设计要点,提出了以效率为目标的中间直流母线电压优化方法,并研制了1台12 V/336 V、1 kW的样机,其优化后的中间直流母线电压额定值为50 V。样机实验结果验证了所提变换器的良好工作性能。