Buck-LLC两级DC/DC变换器双环定频控制策略

Buck-LLC两级DC/DC变换器同时具有源级变换器(Buck变换器)宽电压调节范围和负载级变换器(LLC谐振变换器)软开关的优点。当LLC谐振变换器工作于谐振频率点时,LLC变换器效率的提升可补偿前级Buck变换器带来的效率下降,从而使变换器的总体效率得到提升。针对Buck-LLC两级DC/DC变换器,分析了Buck变换器和LLC变换器的工作原理,研究了Buck变换器电感电流和LLC变换器输出电压反馈的双环定频控制策略。最后,搭建了一台样机进行了实验验证。     

全桥软开关LLG变换器模型与设计

现代DC/DC变换器的发展趋势是高频率、高效率和高功率密度.基于电路拓扑结构,提出了全桥LLC谐振变换器的数学模型,推导了电压增益与负载的关系.基于最优转换效率和宽负载变化范围的转换关系,确定了谐振电路参数,并设计了一款全桥软开关LLC谐振变换器.仿真与实验结果表明,该设计从轻载到满载范围内效率均达到94％以上,开关频率提高到了兆赫兹级,功率密度达到2.4×107 W/m3,验证了模型的正确性.     

全桥软开关LLC变换器模型与设计

现代DC/DC变换器的发展趋势是高频率、高效率和高功率密度。基于电路拓扑结构,提出了全桥LLC谐振变换器的数学模型,推导了电压增益与负载的关系。基于最优转换效率和宽负载变化范围的转换关系,确定了谐振电路参数,并设计了一款全桥软开关LLC谐振变换器。仿真与实验结果表明,该设计从轻载到满载范围内效率均达到94%以上,开关频率提高到了兆赫兹级,功率密度达到2.4×107 W/m3,验证了模型的正确性。     

基于可变直流母线电压车载充电机的研究与实现

有源功率因数校正(APFC)电路被广泛应用于电网接入设备,全桥LLC谐振变换器以其高效率、全范围软开关、器件电压电流应力小、可升降压和实现宽范围电压输出而应用于大功率场合。对车载充电机使用场合及工作状态进行分析,提出一种基于APFC输出电压可变、后级LLC谐振变换器工作在最大效率点跟踪的方法,制作了两台3.5 kW的样机,实验验证了可变母线电压在蓄电池横流区具有较大的系统效率。     

基于定频控制的对称式倍压整流输出两级式变换器

针对高压输出、宽负载变化的行波管(TWT)电源,提出一种基于定频控制的Buck+半桥LLC倍压谐振两级式DC/DC变换器。该变换器通过定频控制解决了变频控制时磁性元件的优化设计问题,并通过合理地选择LLC的工作频率,使LLC的开关管和整流二极管在全负载范围内分别实现了ZVS和ZCS。通过对传统的Cockcroft-Walton倍压整流电路进行改进,得到对称式倍压整流电路,有效地降低了输出电压纹波和电压跌落,却不用增加器件的数量,更适用于高压、小电流输出场合。首先利用电容充放电原理对任意方波输入的倍压整流电路进行定量分析,得到输出电压纹波和电压跌落的公式。其次,从时域对LLC进行详细的稳态分析。然后,对两级式变换器进行优化设计,并给出定频LLC的优化设计方法。最后,通过实验验证了以上分析的正确性。     

基于负载变化的全桥LLC谐振变换器优化设计

LLC谐振变换器因其高效率和高功率密度的特性已经广泛应用于直流变换器的各种场合,其中负载变化将会对LLC谐振变换效率带来显著影响。首先分析了负载对全桥LLC谐振变换器最小工作频率和最大输出电压增益的影响,并提出一种基于给定负载范围电源效率优化的全桥LLC变换器参数设计方案。在此基础上,进一步给出基于负载变化的变频-移相混合控制策略的软开关实现条件。最后通过PSIM仿真和搭建实验样机验证了基于负载变化的全桥LLC谐振变换器优化设计方法的可行性。结果表明,优化设计方案既保证了较宽的电压输入范围,又实现了在给定负载范围内保持较大效率的目的。     

一种组合式宽输入高效率DC-DC变换器

针对车载DC-DC变换器输入电压变化范围大的问题,提出一种组合式宽输入高效率DC-DC变换器。该变换器包括飞跨电容(FC)型三电平Buck电路和LLC谐振电路两部分,FC三电平Buck电路输出端口与LLC谐振电路输入端口串联,通过控制FC三电平Buck电路占空比实现输出电压调节以适应宽输入电压范围,同时三电平结构降低了开关管电压应力、减小了损耗;LLC谐振电路传输负载所需全部功率,采用定频开环控制以获得高效率和稳定增益,同时实现了电气隔离。详细分析了组合式变换器的拓扑结构、直流增益以及工作效率,并与相同电路构成的级联式变换器进行了效率特性对比,根据组合式变换器的拓扑结构和工作特性,提出一种解耦控制策略,实现输出电压稳定和飞跨电容电压平衡,最后搭建了一个200～400 V输入、12 V/20 A输出的实验电路进行验证,实验结果表明所提组合式变换器的正确性和可行性。     

基于LLC谐振变换器的电力电子变压器

提出了一种基于LLC谐振变换器的三级型降压式电力电子变压器(PET)拓扑结构。所述结构的输入侧高压级为二极管钳位三电平整流电路,以降低开关器件耐压等级;隔离级采用了三电平LLC串联谐振型DC/DC变换器,其每个主开关电压应力是输入电压的一半,并且在全负载范围内工作在软开关状态,可降低PET的损耗,提高其效率;输出侧低压级为两电平三相四桥臂逆变电路,以应对大量存在的不平衡和非线性负载。对所述的PET结构进行了控制方案设计,并做了仿真研究。仿真结果表明:该PET结构在实现了传统变压器隔离、变压和能量传递等功能的基础上,还具备电能质量调节功能,可有效避免系统与负载之间因不平衡或畸变而对彼此产生的影响。     

高输入输出变比的两级式DC/DC变换器

两级式变换器比单级式变换器更适合应用在输入输出变比较高的DC/DC变换场合。研究了一种Buck+LLC谐振全桥的电路拓扑,阐述了LLC谐振全桥的原理和特性,在分析了这种两级变换器的稳定性基础上,通过合理选取前级Buck电路的输出电压、后级LLC谐振全桥变压器变比和谐振元件参数,提高了两级变换的效率。基于上述分析,采用该拓扑结构试制了一台功率1 kW,210～270 V输入,27 V输出的原理样机,并给出了实验结果。     

基于电压跟踪的高效率YIG调谐激励器原理与设计

基于电压跟踪方法实现的激励器可高效率驱动YIG器件。电路采用DC/DC变换器和线性恒流源的双级结构,前级DC/DC变换器实现将输入电压高效率转为略高于后级线性恒流源所需电压的中间值电压,后级采用线性恒流源产生高稳定度的电流,并消除前级DC/DC变换器的干扰。在前后级之间采用电压跟踪电路,该跟踪电路根据后级所需电压实时调整前级DC/DC变换器的输出,使其输出的中间电压始终为只比后级所需电压略高的固定值,从而在各种条件下都能获得最佳的激励效率。实验结果表明,该电路不仅适用于宽输入电压范围,而且在不同的负载电流下都可以获得40%以上的激励效率,在常用电压12~15 V,可比传统驱动电路提高效率30%以上,相同尺寸驱动器样品温升大幅降低。     

全桥LLC变换器的混合控制策略

为了解决全桥LLC谐振变换器工作在轻载或空载时,输出电压不可控和损耗大的问题,提出了一种混合控制策略,当全桥LLC谐振变换器正常带载时采取PFM控制策略,轻载或空载时切换成PWM控制策略,提高了变换效率,稳定了输出电压,同时也降低了轻载或空载时的损耗。仿真结果表明:这种混合控制策略很好解决了LLC谐振变换器轻载或空载时输出电压不可控和损耗大的问题。     

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。     

自激式LLC谐振变换器

LLC谐振变换器可以在全负载范围内实现开关管的零电压开关和二次侧整流二极管的零电流开关,变换效率高。当它工作在谐振频率时,输出电压与负载无关。根据此特点,提出一种LLC谐振变换器的自激驱动方法,采用电流互感器并联电感的方式检测谐振电感电流,从而获得开关管的驱动信号,为了提高开关速度,对驱动电路进行了进一步的改进。针对启动电流过冲的问题,采用一种改进的LLC谐振变换器拓扑。该变换器适用于对输出电压精度要求不高的应用场合,相对于采用专用控制芯片的控制方式,自激驱动方法还具有成本低和体积小的优点。     

基于复合控制的LLC谐振变换器轻载纹波优化

为提高LLC谐振变换器输出电压稳定性,改善轻载工况下输出电压纹波,提出了一种复合控制策略以实现全桥LLC变换器全负载范围的稳定电压输出。此种控制策略混合了有限双极性PWM控制与PFM控制,轻载时采用有限双极性PWM控制模式,重载时采用PFM控制模式,以此实现零电压开关,有效提高了LLC谐振变换器的效率,使得输出纹波大大减小。最后,通过实验验证了分析的正确性以及所提复合控制策略的有效性。     

一种并联输入并联输出的宽范围双向隔离DC/DC变换器

目前,DC/DC变换器广泛应用于新能源发电、电动汽车以及锂电池化成分容等领域。针对低压大电流双向功率传输应用场合,提出了一种输入并联输出并联的宽范围双向隔离DC/DC变换器。该变换器由2个相同的两级式DC/DC变换器组成,前级采用高效率LLC谐振变换器作为直流变压器,以实现电气隔离;后级采用交错式Buck/Boost变换器,保证宽范围电压输出和高动态性能。所提变换器能够实现功率的双向传输,且采用了一种功率方向改变时,无需进行功率流向判断与开关逻辑切换的调制策略,简化了系统的控制策略并提高可靠性。设计了1台3 kW的实验装置,实验结果验证了所提变换器及其控制方法的可行性和有效性。     

宽电压输入半桥型LLC谐振变换器设计与实验

半桥型LLC谐振变换器由于拓扑简单、工作效率高而得到广泛研究。此处针对宽电压输入的工作情况,采用脉冲频率调制(PFM),避免了传统PWM控制占空比变化范围大的问题。为了提升变换器效率,对各关键谐振参数进行设计,分析了其对电源输出特性的影响,使得初级开关管实现零电压开通(ZVS),次级二极管实现零电流关断(ZCS)。结合理论数学推导和增益曲线分析,设计了一台100 W的变频半桥型LLC谐振变换器样机,并完成了相关实验,验证了参数设计的正确性,样机的最大效率达到93.95%。同时对变换器进行了损耗分析,以便进一步优化设计。     

基于LLC谐振变换器的数字化电源控制系统

LLC谐振变换器因其具有输入电压范围宽、负载变化范围大、开关管易实现ZVS等优点被广泛应用在电源设计中。本文设计了一款基于LLC谐振变换器的数字化电源。其控制电路由专用的模拟控制芯片L6599、数字电位器和单片机组成。详细给出了控制电路各组成部分的设计方法和过程,并进行了控制系统软件设计。各种实验验证了所设计电源的正确性。     

基于SG1525的PFM-PWM控制谐振DC/DC变换器

设计了基于SG1525宽温度工作范围的340 W LLC谐振DC/DC变换器。介绍了一种利用集成控制芯片SG1525来实现脉冲频率调制(PFM)-脉宽调制(PWM)控制的方法。为解决轻载或空载时LLC谐振变换器工作频率太高、损耗大的问题,提出了在轻载或空载时采用PWM控制的策略,并提出了实现电路。最后在340 W样机上进行了实验验证,证明了利用SG1525可以实现PFM控制和轻载时的PWM控制。该电路结构简单,参数设计灵活,且可以实现变频控制和PWM控制的无缝切换,很好地满足了宽温度要求。