基于LLC的高效率开关电源设计

前级采用Boost+APFC电路,后级采用同步整流技术,以LLC串联谐振变换器为核心,进行了满足谐波要求高效率高功率密度90 W开关电源的设计.在对LLC谐振变换器组成结构与工作原理、零电压、零电流开关工作条件下的频率设定和频率调节输出电压及其增益特性分析的基础上,给出了LLC谐振变换器的具体过程,计算得到了谐振电容、串联电感和激磁电感的设计参数.样机以88～264 V宽电压输入可得到稳定的19.5 V电压输出.样机满载效率89％,功率因数0.95以上.     

LLC谐振电路无传感器同步整流控制策略

针对同步整流驱动优劣改变会引起LLC谐振电路输出电压变化的特点,分析推导出了LLC电路输出电压与同步驱动时间成单峰关系曲线,根据峰值两侧驱动时间改变造成输出电压不同变化率的特点,提出一种无传感器同步整流控制策略。研究了LLC电路三种工作模式下的同步整流驱动时间调节策略,同时为实现同步整流快速调节,采用了变步长调节模式,最后分析了同步整流调节与谐振调节之间的动态关系。搭建了一个36~72V输入,1V/20A输出的实验样机用以验证控制策略正确性,实验结果表明对LLC电路在不同输入和负载条件下都可实现同步整流。     

数字控制同步整流LLC变换器研究

LLC串联谐振变换器具有高效率和高集成度的特点.论述了带同步整流的LLC变换器的数字控制方法,运用仿真方法得到了LLC的小信号模型,并进行了补偿器设计.针对传统同步整流电路的不足,提出了一种数字控制的同步整流电路驱动策略,并通过仿真及实验验证了该方法的可行性.     

基于GaN器件LLC谐振变换器的平面变压器优化设计

现代开关电源的发展呈现高效率和高功率密度的趋势。基于GaN器件LLC谐振变换器,采用同步整流技术,通过平面变压器的设计和结构优化大大减小了变换器的高度和体积,同时也减少损耗,提高了系统的功率密度和效率。搭建了1 MHz/120 W同步整流LLC谐振变换器硬件电路,对设计进行了实验验证。样机的功率密度达到了262 W/in~3,最高效率达到了94.9%。     

新型LLC谐振变换器数字同步整流驱动方式

提出了一种适用于LLC谐振变换器的数字同步整流驱动方式。该驱动方式基于检测同步整流MOS管的漏源极电压,进而判断体二极管的导通情况,通过电压比较器输出高低电平到数字处理器,算法程序捕获体二极管的导通时间,控制调节同步整流管驱动信号的占空比,从而使同步整流达到较理想的效果,提高变换器的效率。相比传统的同步整流驱动方式,所提的驱动方式具有电路结构与控制算法简单、驱动信号精确、动态性能好等优点。为了验证此方式的有效性,以一个72 W半桥LLC谐振变换器为样机进行了实验,样机效率达到97.5%。     

无传感器混合式LLC电路同步整流数字控制策略

详细分析了混合式LLC电路移相模式下的开关损耗,以损耗最小为依据确定了混合控制的最优转换点。根据混合式LLC电路整流电流为近似正弦断续的特点,提出一种与LLC谐振控制共享电压检测且无需额外传感器的同步整流控制策略。该策略采用最优梯度滞环比较算法,可较好实现混合式LLC电路同步整流的数字控制,具有良好的调节速度和精确度。以一个36~72 V输入、3.3 V/20 A输出的实验样机验证了所提理论的正确性和可行性。     

基于二阶拟合模型的SiC双向LLC数字同步整流控制

传统LLC同步整流控制采用高频信号检测的方法,易受高dv/dt影响导致占空比丢失,导通损耗增大;而直接给定占空比的方法,无法跟随负载变化,宽负载范围下导通损耗急剧上升。该文提出基于二阶拟合模型的SiC双向LLC数字同步整流控制,跟踪负载和开关频率的变化,实时计算同步整流导通时间。LLC一次侧和二次侧开关管开通时刻一致,同步整流管关断时刻由所计算的同步整流导通时间决定。在宽负载范围内实现了低导通损耗,无需检测高频信号,抗干扰性强。该文分析当谐振电感和输出等效电阻存在10%误差时,同步整流导通时间误差最大仅为2.73%。搭建6.6kWSiC双向LLC充电机实验样机,实验验证了所提同步整流控制的有效性。相比于传统LLC同步整流控制,所提控制正向满载6.6kW下效率提高了0.36%,反向满载3.3kW下效率提高了0.29%。     

基于LLC的计算机电源设计

采用LLC谐振变换器加同步整流为核心的电源设计方案,能在高频下实现软开关,既缩小了电源体积,又提高了转换效率。在分析LLC谐振变换器基本原理的基础上绘制了电压增益曲线,给出了谐振网络参数选择的依据。为验证理论的可行性,试制了额定输入230V/60 Hz与115V/50Hz两种模式,额定功率为750W的样机,结果表明电源达到了业界铂金版等级效率的要求。     

Buck-LLC变换器三环定频控制与同步整流技术

LLC谐振变换器因其高效率、高功率密度等优点,在中小功率DC/DC变换器中被广泛使用。但当LLC谐振变换器工作于变频状态时,谐振腔中的磁性元件设计困难;当工作于定频工作状态时,LLC谐振变换器允许的输入电压范围较窄。Buck-LLC变换器在LLC谐振变换器前增加了Buck变换器,可使LLC谐振变换器工作于开环的定频工作模式,有利于磁性元件的设计,前级的Buck变换器可使输入电压范围变宽。针对Buck-LLC谐振变换器,采用三环定频的控制方法,使变换器具有较宽的电压调节范围和较强的抗负载扰动能力。为进一步提高变换器效率,在LLC谐振变换器次级采用了同步整流技术。为验证所得结论,搭建了一台300 W的Buck-LLC变换器原理样机,样机工作效率达到96%。     

LLC直流变压器同步整流与临界连续过谐振控制

采用固定开关频率的LLC谐振式直流变压器已广泛应用于各类隔离式两级结构拓扑中。针对应用于宽电压输入、大电流输出、工作于完全谐振状态且采用同步整流的LLC直流变压器,分析了其副边受同步整流管寄生结电容的影响而无法实现临界导通模式CCM的现象与原因,提出了无需额外传感器的同步整流数字控制计算方法;利用LLC直流变压器输出电压不控的特点,提出了基于效率优化的临界连续过谐振控制策略,分析了该控制策略在轻载时优于传统的完全谐振开环控制策略的原因;最后,搭建了1台实验样机,验证了该控制策略的正确性和可行性。     

LLC半桥谐振变换器参数设计法的比较与优化

LLC半桥谐振变换器以其高效率、高功率密度等优点成为研究的热门拓扑.合理选择其参数的是实现变换器高工作效率.优良软开关特性的前提和保证.介绍了一种皋丁频域分析的参数设计方法,在总结其优缺点的基础上给出一种更为精确的频域、时域相结合的方法.通过优化参数设计,并根据该设计策略制作了一台LLC半桥谐振变换器样机,以验证所述方法的可行性.     

基于串联谐振和同步整流的高效节能电源设计

针对LLC谐振电路轻载时效率偏低、电路设计复杂、电源电压输出不稳定、电磁干扰(EMI)不易控制等缺陷,提出了一种设计简单、性能可靠的新架构.以串联谐振技术(SRC)为基础,结合同步整流(SR)技术,采用零电压切换(ZVS)、调整负载工作状态(FM+PWM)等措施,实现高效稳定的电源设计,并通过实验证明了设计的可行性和优...     

宽输入LLC谐振变换器多电平控制策略

为了满足对宽范围输入电压适应能力与高效率的要求,通过对三电平LLC谐振变换器的控制策略进行调整,得到一种多电平工作模式半桥LLC,该变换器可根据输入电压大小工作在两种电平模式,在不改变谐振元件参数的前提下将输入电压适应范围扩大一倍。对LLC变换器的电压增益特性及功率损耗进行分析,明确了其输入电压适应范围的限制因素。通过分析LLC变换器多电平工作模式及其对输入电压适应范围的影响,确定了多电平工作模式的控制策略。仿真和实验结果证明了多电平工作模式半桥LLC的宽输入适应性以及高效性。     

非对称半桥LLC谐振变换器同步整流数字设计

主要针对非对称半桥LLC谐振型变换器同步整流技术的数字化控制进行设计。由于工程应用中要求原边电流进行软件保护,因此在不增加额外电流互感器且满足工程需求的情况下,提出基于原边谐振电流和输出电压控制副边同步整流管导通时间的控制策略,有利于效率的提升,并给出了详细的时域分析。最后搭建了基于FPGA的300 W实验样机,实验结果表明,样机整机效率达到了92.1%。     

基于GaN器件的直流配电网用户侧DC/DC变换器设计

隔离型DC/DC变换器连接低压直流配电网和用户侧直流负荷,在低压直流配电系统中起着重要作用, 对其效率和功率密度提出更高的要求。本文采用具有原边开关管零电压开通和副边整流管零电流关断特性的LLC谐振变换器,首先分析变换器的工作原理,对其谐振参数进行选择。使用具有更低的导通电阻和等效输出电容的氮化镓器件作为原边开关管,进一步提高变换器工作频率和效率,降低磁性元件体积。在此基础上,对GaN器件驱动、同步整流和磁性元件进行优化和设计。最后搭建了一台375V/48V/500W的LLC谐振变换器样机,最高效率为97.6%,验证了设计的正确性。     

基于混合控制式交错并联LLC谐振变换器的充电模块研制

为了解决当前电动汽车充电模块效率低、功率小的缺点,提出了一种基于混合控制式交错并联LLC谐振技术的非车载式电动汽车充电模块整体设计方案。所述方案输入侧为VIENNA电路,输出侧为交错并联LLC谐振DC/DC变换器。采用交错并联技术减小输出电流纹波,提高充电模块输出功率的同时,采用移相变频混合控制策略,使得谐振变换器工作在较窄的频率范围之内,因此降低了磁性元器件设计难度,提高了充电模块的转换效率以及功率密度。给出了充电模块整体电路拓扑设计、各模块工作原理以及控制策略,研制了20kW原理样机,与纯变频式交错并联LLC谐振变换器充电模块的对比分析验证了所述方法的可行性。     

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。