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。     

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.     

磁放大后级调整技术在LLC谐振型变换器中的应用

为了使LLC谐振变换器适用于高调整率要求的多路输出场合,利用"分时"的方法,同时采用两个饱和电感将磁放大后级调整技术应用于LLC谐振型变换器.分析了在LLC谐振变换器中磁放大器死区问题对调整率产生的影响,通过理论分析和实验证明了磁放大器死区问题在LLC谐振变换器中的影响要比反激型变换器中小得多,制作了310V输入,24V/3A和12V/2A输出的实验样机,实验结果证明带有磁放大后级调整技术的LLC谐振变换器仍旧具有全范围的零电压开关条件,并且具有极佳的交叉调整率,满载效率达到88.5%.     

电动汽车直流充电系统LLC谐振变换器软开关电压边界分析

LLC谐振变换器以其优异的性能被广泛应用于电动汽车直流充电领域。针对电动汽车宽输出电压范围、高转换效率的充电需求,该文对直流充电模块后级全桥LLC谐振变换器软开关运行的输出电压边界进行了分析。零电压开通(ZVS)上边界处,变压器励磁电感参与谐振,其二次侧等效峰值电压与负载电压相等,整流二极管临界导通;ZVS下边界处,谐振电流与谐振腔的输入电压同时过零,LLC谐振变换器运行于临界感性区间。该文利用时域分析法详细分析了变换器ZVS上下边界处的工作状态,计算出变换器软开关运行所允许的输出电压范围,揭示了变换器的软开关特性与工作频率、谐振参数之间的关系,为变换器的参数设计和变频控制提供了理论指导。最后,通过仿真和实验对理论分析进行了验证。     

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。     

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。     

复合式全桥三电平LLC谐振变换器

该文提出了一种适合于燃料电池供电系统新颖的复合式全桥三电平LLC谐振变换器。它是在复合式全桥三电平变换器的基础上加入了LLC谐振网路以实现开关管ZVS和整流二极管ZCS。该变换器集合了复合式全桥三电平变换器和LLC谐振变换器的优点：适合于在宽输入电压范围的应用场合；三点平桥臂的开关管电压应力只有输入电压的一半；整流二极管实现ZCS，其电压应力仅为输出电压；可以在全负载范围内实现ZVS。该文通过一个200－400V输入，360V/4A输出的原理样机验证了它的工作原理，并给出实验结果。     

宽增益高效率LLC谐振变换器拓扑

针对LLC谐振变换器增益负载敏感性强、与效率存在强耦合的不足,提出了一种由LLC 谐振变换器和两开关buck-boost构成的宽增益高效率LLC谐振变换器拓扑。通过采用输入并联与输出串联的方式,分别由LLC谐振变换器传输功率、buck-boost调节输出电压。其中,LLC谐振变换器运行于谐振频率,buck-boost采用PWM调节输出电压。分析了变换器的运行模式,给出了相应的参数设计方法,并进行了仿真验证。最后,对输入30 V、输出200~360 V、360 W样机进行了实验,实验样机增益范围和效率分别为6.67~12、97.4%。仿真与样机实验验证了所提出的宽增益高效率LLC变换器拓扑及其调制方法的有效性。     

微逆变器系统的DC/DC变换器的研究

微逆变器系统中的DC/DC功率变换具有输入电压低且电压范围宽、输入电流大以及输出电压高的特点.因此微逆变器系统要求DC/DC变换器具有高升压比、高效率和宽输入范围适应性的特点.LLC谐振变换器很好地符合这些要求.为此,研究了应用于微逆变器系统的数字控制的升压型LLC谐振变换器,提出了基于最佳励磁电感的LLC谐振变换器谐振腔参数设计方法,采用TMS320F28335DSP芯片实现了LLC谐振变换器的数字控制,详细地给出了软件系统的实现方法.最后制作了一台300W样机,额定输入电压下满载效率为96.6％,最高效率达96.8％,全输入电压范围内满载效率在96％以上.     

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%。     

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...     

基于LLC谐振网络宽电压恒流LED驱动电源设计

半桥LLC谐振变换器以其高功率密度、高效率等优点被广泛的应用于LED照明和通信电源等领域.在LLC谐振网络的设计中,合理的谐振参数是保证变换器稳定高效运行的前提.本文针对LED驱动电源低压大电流的应用场合,分析其所适合的工作区域,然后根据效率及输出增益范围的要求对励磁电感及k值进行优化设计,从而得到准确的谐振参数.最后...     

基于磁控制的双变压器LLC谐振变换器混合控制方案

针对传统控制方法效率不高、抗电磁干扰能力弱的问题,以基于磁控制的可变电感全桥双变压器的LLC谐振变换器为对象,提出了一种混合控制方案。首先,通过调节可变电感实现定频模式下的输出电压控制。然后,采用调节可变电感和改变开关频率的混合控制方式,使变换器工作在谐振频率的附近,进而实现输出电压的调节、整体效率提高。最后,在实验样机上验证了该方案理论分析的可行性。     

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。     

一种宽电压范围充电机混合控制策略

充电机是电动汽车发展的基础设施,LLC变换器因其良好的效率特性在电动汽车充电机中有着广泛的应用,但LLC变换器对电压增益比较敏感,同时电动汽车动力电池组的电压在充电过程中,变化范围很宽,会导致等效充电效率低,充电能耗高。为了解决这个问题,论文基于锂电池的充电特性曲线,以整个充电过程消耗的能量为优化指标,提出了反映充满电池所需要的电量多少的充电机充电效率评估函数。针对宽的电压输出范围和LLC变换器转换效率对电压增益敏感的矛盾,提出了一种三段式混合控制方式,根据不同的输出电压和功率,LLC变换器工作于常规的调频模式、谐振工作模式和超谐振频率谐振模式,达到以最少的耗能充满电动汽车动力电池的效果。通过损耗计算对等效效率与分段参数之间的关系进行了比较分析,对三段式控制器进行了优化设计;最后搭建了10 kW LLC变换器实验样机进行了验证。     

应用于储能变流器的LLC/CLLC谐振变换器综述

针对储能变流器中高效隔离型DC-DC变换器的应用需求,首先分析了储能变流器高电压输入、宽电压输出及大功率的特点,着重比较分析了LLC/CLLC变换器实现宽电压调节范围、高压大电流输出的方法,并介绍了其软启动控制技术,然后对比LLC变换器分析了CLLC变换器的特点,探讨其应用于高压大电流变流器所面临的问题,最后介绍了两种拓扑在储能中的应用。谐振变换器是实现储能变流器DC-DC环节高效能量传输的有效途径,大功率LLC谐振技术相对CLLC更加成熟。随着大功率谐振技术的发展,LLC/CLLC谐振变换器将在高压、大功率储能系统中具有非常广阔的应用前景。     

矩阵变压器+移相控制宽电压范围LLC变换器

针对服务器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,研究一种基于矩阵变压器的LLC谐振变换器。稳态时,变换器工作在谐振频率点附近,保证其具有高效率;交流输入电压跌落时,通过引入的混合整流电路并结合移相控制实现变压器等效匝比的调节,进而使变换器具备额外的升压调节能力、实现输出电压的稳定。以双变压器LLC谐振变换器为例,详细分析变换器的工作原理和工作特性,实验验证了所研究方案的可行性与有效性。     

PWM控制LLC变换器的工作原理和外特性分析

针对变频控制LLC谐振变换器空载输出和限流时工作特性不佳的问题,提出在输入电压范围不宽且要求电路结构简单易于限流的应用场合,使用PWM控制LLC谐振变换器以获得较好的空载调压和限流特性。阐述了不同占空比下变换器的工作原理,并从时域的角度分析了其输入输出增益特性,最后针对370～390 V输入、60 V/3.6 kW输出的供电电源,完成了样机的制作与实验,验证了变换器的软开关特性和增益特性。     

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。