高效率LLC谐振变换器的定频混合控制策略

LLC谐振变换器为实现输出电压在宽范围内变化,普遍采用变频控制策略。然而变频控制策略存在谐振参数设计困难、变压器体积较大和电磁兼容等问题。为克服变频控制策略中存在的问题,提出定频变母线电压和移相混合控制策略。通过增大副边开关管零电流关断范围,提高变换器的工作效率和功率密度。分析所提控制策略的工作过程和软开关实现条件,并提出谐振网络参数设计方法。     

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。     

多路输出500WLLC谐振变换器的设计

LLC半桥谐振变换器以其高效率、高功率密度等优点成为近年业内研究的热门拓扑.这里设计了基于LLC谐振变换器的500 WLC多路输出DC/DC变换器.在分析了LLC软开关特性后,介绍了一种基于频域分析的参数设计方法.针对多路输出电源系统,采用了一种非对称结构的LLC谐振型变换器,并介绍了其实现电路.最后在500 W实验样...     

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。     

LLC变换器中谐振元件的设计

LLC谐振变换器具有开关管零电压开通,整流管零电流关断,适合于宽电压输入等优点,易实现高频化和高功率密度。这些良好性能的实现需要对谐振元件进行合理设计,但其设计过程复杂,是LLC谐振变换器设计的难点和重点。针对这种情况,结合工程软件MathCAD给出了LLC谐振变换器简洁、快速的谐振元件设计流程,并从工业应用角度给出集成了谐振电感的变压器设计等效模型。最后,设计了一台直流输入230～350V,直流输出7 V/30 A的LLC谐振变换器样机,验证了该设计流程的正确性和有效性。     

一种三相交错并联LLC谐振变换器轻载控制策略

针对LLC谐振变换器轻载及空载时,开关频率在高频段变化范围大,造成变换器中部分元件的磁集成设计困难、易引起电压失控等问题,此处基于三相交错并联LLC谐振变换器设计对称脉宽调制(PWM)控制方法。通过设计软开关的实现条件,将变换器的运行模式分为软开关和硬开关两种状态,并分别对其工作原理与运行模态进行深入分析,得到具有单调性和非单调性的增益曲线,从而找到变换器最佳运行区间,实现变换器在轻载时既能工作在软开关状态,又能有效控制输出电压。基于SiC器件研制LLC谐振变换器实验样机,验证理论分析的正确性及方案的可行性。     

具有宽范围输出电压的三电平半桥LLC谐振变换器控制策略

由于三电平变换器的开关管电压应力仅为输入电压的一半,在大功率DC-DC电源、电动汽车充电等应用领域得到广泛的关注和研究。为了实现宽范围输出电压调节控制,克服三电平半桥LLC谐振变换器采用变频调制时电压调节范围小的缺点,将移相调制策略引入三电平半桥LLC谐振变换器控制,分析了其工作过程、电压调节范围及软开关条件,导出了实现软开关的工作状态分界点,由此提出一种三电平半桥LLC谐振变换器移相和变频相结合的混合式调制策略。该策略根据软开关工作状态,切换移相调制和变频调制,以实现全程软开关和宽范围输出电压控制。实验验证了理论分析结果的正确性以及所提调制策略的可行性和有效性。     

基于LLC谐振的新型软开关双向DC-DC变换器

为了进一步提升户用储能系统中电池端双向DC-DC变换器的功率密度和效率,提出一种基于LLC谐振的新型软开关双向DC-DC变换器。该变换器有效降低了变压器匝比,提高了转化效率,在非对称半桥拓扑下可实现双向LLC特性,变换器中所有开关管均能实现软开关。同时该变换器结构简单,并可应用同步整流技术,具有效率高、成本低等优势。描述了所提变换器软开关的实现过程,进而分析了谐振特性和相关参数以及软开关的实现条件。最后制作了一台高压侧350～400 V、低压侧45～50 V的500 V·A实验样机,验证了所提变换器的有效性和实用性。     

PWM控制LLC谐振变换器开关特性研究

在标准通信电源模块等宽范围输出电压及负载变化范围较大的场合,由于LLC谐振变换拓扑的高频区不单调现象及考虑开关频率的限制等情况,单纯的调频控制难以满足要求,业界常用的处理方案是在PFM控制基础上在特定条件下引入PWM控制;针对目前为止对LLC谐振变换器PWM态开关特性的研究并不多见的现状,以半桥LLC谐振变换器为例,通过仿真分析和研究了PWM控制不同占空比下LLC谐振变换器的工作模态及开关管的开关特性,并得出能否实现ZVS软开关的结论。     

一种新型的共用滞后桥臂的零电压开关混合型变换器

本文提出了一种新颖的实现滞后桥臂软开关的全桥混合型变换器。半桥LLC与全桥共用一个滞后桥臂,保证该桥臂开关管实现全范围的ZVS,LLC输出回馈到直流母线侧,变换器工作在恒定频率,总的输出由全桥通过移相来控制。同时使开关频率大于谐振频率,LLC输出功率在满足软开关情况下尽可能小,可有效降低损耗。最后研制了一台3k W样机,验证了该方案的可行性,实验结果表明滞后桥臂能够实现全范围的软开关。     

高频LLC谐振变换器的效率优化

随着电力电子功率器件的发展,功率变换器向着高频、模块化发展。LLC谐振变换器由于拓扑结构简单且能在全负载范围内实现开关管的零电压开通和副边二极管的零电流关断,损耗小、效率高,可逐渐应用于高频场合,从而成为业界的研究热点。随着工作频率的提高,原先在传统LLC中被忽略的寄生电容不仅会影响原边开关管的软开关过程而且还会使得谐振电流发生畸变。分析了寄生电容对变换器软开关的影响且对死区时间进行优化设计,以提高变换器的效率。研制了一台功率为250 W,工作频率为400 kHz的LLC谐振变换器原理样机,并进行了实验验证。     

一种新颖的满足铂金版效率要求的功率架构

LLC谐振变换器具有效率高、工作频率高、结构简单、功率密度高等优点,而得到广泛应用。针对服务器电源的要求,采用交错并联PFC+Standby Buck+交错并联LLC的功率架构,解决了LLC谐振变换器在应用中的软起动和短路限流的问题,大大减小输出电容的电流纹波,同时保证系统达到铂金版的效率要求。     

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.     

LLC谐振变换器设计中的权衡

LLC谐振变换器是具有低开关损耗、高效率和高功率密度、可以实现ZVS(zero voltage switching)等诸多优点的DC/DC变换器。谐振网络各元件的参数设计对提高变换器的性能有着重要影响。在对LLC谐振变换器的结构与工作原理、直流电压增益特性、实现ZVS的条件的分析基础上,总结出一种简单合理的LLC谐振变换器的设计方法,并对谐振网络各参数的权衡进行详细地分析与讨论,给出了具体的设计过程。最后设计了60k Hz、50 W的LLC谐振变换器,实验结果证实了设计方法的可行性。     

蓄电池充电电流控制的LLC谐振变换器研究

LLC谐振变换器电压控制模式通常采用误差放大器输出电压来直接控制开关频率,该控制方法使LLC谐振变换器的增益与频率之间的关系较为复杂,导致补偿网络设计相对较难,动态响应速度较慢,且大多数控制方案都未考虑集成变压器次级漏感带来的虚拟增益对谐振变换器参数设计的影响。针对以上问题,研究了基于充电电流控制的LLC谐振变换器,分析了变压器次级漏感,推导出电压增益表达式。与传统电压模式控制LLC谐振变换器相比,充电电流控制LLC谐振变换器保持了软开关特性,输入瞬态响应速度和负载动态响应速度均有较大提升,无需压控振荡器,在简化反馈回路设计的同时实现了固有前路反馈。文中详细分析了充电电流控制LLC谐振变换器的工作原理和集成变压器次级漏感的考虑事项,最后通过仿真和实验验证了理论的正确性。     

大功率LLC变换器的谐振参数优化设计*

LLC变换器具有实现原边零电压开通和副边零电流关断的软开关特性，其功率密度高，在车载电源、LED等领域被广泛应用。但LLC谐振变换器由于工作的复杂性，导致谐振参数缺乏一种有效且明确的设计方法。论文基于基波近似法(first harmonic approximation, FHA)对传统的增益公式进一步化简，提出了一种简单明确的谐振参数设计方法。为了验证此方法设计的参数最优性，制作了一台7.5 kW的实验样机。输出电压范围为100 V～375 V,而且可在200 V～375 V的电压范围内实现7.5 kW的恒功率输出，整机平均效率达到95%以上，峰值效率可达到96.7%。实验结果表明，提出的参数设计方法可最大化地提高变换器效率。     

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。     

一种具有自动均压均流特性的组合式LLC谐振变换器

提出一种具有自动均压和均流特性的组合式LLC谐振变换器。该变换器拓扑基于多个LLC模块的ISOP结构,通过在变换器前级开关电容网络中加入飞跨电容实现各串联模块输入端电压的均衡,在不同模块的谐振槽中串联耦合电感实现各模块电流的均衡。该拓扑保持了传统LLC谐振变换器的高效率、软开关和低电磁干扰(EMI)等优良特性,且具有控制简单、系统可靠性高等优点,非常适用于高降压比、大功率输出场合。以两个LLC模块的组合式变换器为例,对该拓扑的均压和均流原理进行详细分析。最后,通过一台输入400~550V、输出48V/24A的实验室样机,对该拓扑的均压和均流效果进行实验验证。