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LLC 谐振变换器原理

发布时间:2019-06-30 15:00:00 浏览次数:4318

开云在线平台电力是一家专业研发生产串联谐振的厂家,开云在线平台生产的串联谐振设备在行业内都广受好评,以打造最具权威的“串联谐振“高压设备供应商而努力。

在电子设备中,经常需要完成在许多不同频率的信号中,只选择某个频率的信号进行处理,而其他频率信号被滤除。最常用的具有选频功能的电路就是串联谐振电路,因此谐振电路的主要应用就是选频。电压互感器的铁磁谐振必须由工频电源供给能量才能维持下去如果抑制或消耗这部分能量,铁磁谐振就可以抑制或消除。在我国6—10KV 配电网内,发生互感器引起的谐振过电压情况甚为频繁,每到雷雨季节,熔断电压互感器保险的情况频繁发生。

随着开关电源的发展,软开关技术得到了广泛的发展和应用,已研究出了不少高效率的电路拓扑,主要为谐振型的软开关拓扑和 PWM 型的软开关拓扑。近几年来,随着半导体器件制造技术的发展,开关管的导通电阻,寄生电容和反向恢复时间越来越小了,这为谐振变换器的发展提供了又一次机遇。对于谐振变换器来说,如果设计得当,能实现软开关变换,从而使得开关电源具有较高的效率。LLC 谐振变换器实际上来源于不对称半桥电路,后者用调宽型(PWM)控制,而 LLC 谐振是调频型(PFM)。 

一、LLC 谐振变换器原理 

 LLC 谐振变换器的电路图和工作波形。两个功率 MOSFET(S1 和S2),其占空比都为0.5;谐振电容 Cs,副边匝数相等的中心抽头变压器 Tr,Tr 的漏感Ls,激磁电感 Lm,Lm 在某个时间段也是一个谐振电感,因此,在 LLC谐振变换器中的谐振元件主要由以上3个谐振元件构成,即谐振电容 Cs,电感 Ls 和激磁电感 Lm;半桥全波整流二极管 D1 和 D2,输出电容 Cf。LLC 变换器的稳态工作原理如下: 

1)(t1,t2)当t=t1 时,S2 关断,谐振电流给S1的寄生电容放电,一直到S1上的电压为零,然后S1 的体内二级管导通。此阶段D1导通,Lm上的电压被输出电压钳位,因此,只有Ls和Cs参与谐振。 

2)(t2,t3)当t=t2 时,S1在零电压的条件下导通,变压器原边承受正向电压;D1继续导通,S2及D2 截止。此时 Cs和Ls参与谐振,而Lm不参与谐振。 

3)(t3,t4)当t=t3 时,S1仍然导通,而 D1与D2 处于关断状态,Tr 副边与电路脱开,此时Lm,Ls和 Cs 一起参与谐振。实际电路中 Lm>>Ls,因此,在这个阶段可以认为激磁电流和谐振电流都保持不变。 

4)(t4,t5)当t=t4 时,S1关断,谐振电流给S2的寄生电容放电,一直到S2上的电压为零,然后S2 的体内二级管导通。此阶段 D2 导通,Lm 上的电压被输出电压钳位,因此,只有 Ls 和Cs 参与谐振。 

5)(t5,t6)当t=t5 时,S2 在零电压的条件下导通,Tr 原边承受反向电压;D2继续导通,而S1和D1 截止。此时仅 Cs和Ls 参与谐振,Lm上的电压被输出电压箝位,而不参与谐振。 

6)(t6,t7)当 t=t6 时,S2仍然导通,而D1和D2处于关断状态,Tr 副边与电路脱开,此时 Lm,Ls和Cs 一起参与谐振。实际电路中Lm>>Ls,因此,在这个阶段可以认为激磁电流和谐振电流都保持不变。