LLC諧振變換器開關損耗特性研究.pdf

1、功率開關管的高頻化可以大幅度減小電容、電感及變壓器的體積，不但降低了電子元器件的使用成本，還有效提高了變換器的功率密度。但是，簡單地提高功率開關管的頻率，開關管的開關損耗也會相應大幅增加，造成變換器的效率降低。同時，整流二極管在工作于高頻時會有嚴重地反向恢復問題，不但會帶來嚴重地EMI，增加設計難度，還會進一步降低變換器的效率。傳統(tǒng)的PWM變換器受掉電保持和開關損耗的限制已很難滿足人們對高頻高效的要求。在此背景下，LLC諧振變換器應運而

2、生。
　　LLC諧振變換器不但可在全負載范圍內實現(xiàn)開關管及二極管的軟開關，還可實現(xiàn)高度的磁集成，具有高效率、高功率密度、低EMI噪聲、寬電壓輸入范圍等優(yōu)點，已廣泛應用于中小功率等級的電子產品中。LLC諧振變換器與移相全橋變換器在不同功率等級的市場獲得了廣泛的應用。國內外文獻對兩者的優(yōu)劣進行了深入研究，但鮮有文獻對其開關損耗進行對比分析過，又因LLC諧振變換器是PFM工作方式且關鍵參數(shù)較多，尚存在控制方式復雜，參數(shù)選取困難，諧振電流

3、過載保護等諸多問題。針對這些問題本文主要開展了以下工作：
　　首先,給出了LLC軟開關分布式電源系統(tǒng)設計方案，介紹了EMI濾波器的原理、APFC電路的原理及基于UC3854的SABER仿真模型、掉電保持電容的計算過程，重點分析了半橋型LLC諧振變換器的穩(wěn)態(tài)建模，利用ORIGIN繪制了電壓增益特性曲線，在此基礎上分析了關鍵參數(shù)對變換器電壓增益的影響。
　　其次，建立了LLC諧振變換器等效電路模型，并運用擴展描述函數(shù)法進行小信號

4、建模，得出了變換器電壓增益數(shù)學模型，證實了FHA建模法的正確性。
　　再次，建立了LLC諧振變換器開關損耗數(shù)學模型，結合課題的要求，給出了變換器核心參數(shù)基于MATHCAD的設計流程及開關管和二極管的選取過程并完成了開關損耗功率計算。基于SABER仿真對移向全橋PWM ZVS變換器和半橋型LLC諧振變換器在同樣輸入、輸出、開關頻率下的開關損耗進行了對比研究。
　　最后，基于SABER仿真對半橋型LLC諧振變換器基本型與改進型進