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串联谐振变换器
2020-06-23 | 阅:  转:  |  分享 
  
串联谐振变换器

?高频化、高效率是开关电源技术发展的主要方向之一。传统开关电源,开关器件都是工作在硬开关状态,不断提高变换器的工作效率会引起开关损耗增大、电磁干扰严重等问题,从而妨碍了开关器件工作频率的进一步提高。随着开关电源技术的发展,软开关技术得到了广泛的发展和应用,已研究出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。

?LLC串联谐振半桥变换器工作原理

?LLC串联谐振变换器在形式上与传统的串联谐振变换器完全一样,所不同的是,在传统的串联谐振变换器中,变压器的励磁电感通常较大而不参与谐振,谐振网络是一个LC的形式。因此,在传统的LC串联谐振变换器中,为使主开关管获得零电压导通的工作条件,开关频率必须高于LC本征谐振频率f0,而在LLC串联谐振变换器中,变压器励磁电感有很大程度的价格内地,用来实现主开关管的零电压导通。

?与传统串联谐振变换器不同,LLC谐振变换器开关频率高于或低于谐振频率时均可实现原边开关的软导通。当开关频率低于谐振频率时,变换器电压增益升高,因此可拓宽变换器输入电压范围。同时在轻载时,由于励磁电感充当负载,可提高变换器的负载效应,减小开关频率变化范围。此外,变压器漏感参与谐振,降低了副边整流二极管的电压应力,提高了变换器EMI性能。

LLC半橋諧振變換器特點

1.基于LLC谐振网络的半桥变换器具有EMI小、效率高等优点,与PWM控制变换器相比有着其独特的应用领域;

2.?llc谐振变换器是通过调节开关频率来调节输出电压的,也就是在不同的输入电压下它的占空比保持不变,它的掉电维持时间特性比较好,可以广泛地应用在对掉电维持时间要求比较高的场合;

3.?llc谐振变换器中副边二极管上的电压应力比不对称半桥变换器小很多,因为,在llc谐振变换器中副边二极管上的电压应力是输出电压的2倍,因此,在llc谐振变换器中可以选择耐压比较低的二极管,从而可以提高电路的效率;

4.在llc谐振变换器中上下开关管的占空比是相等的;

5.在轻负载时,工作频率逐渐升高,工作在降压区域内;而在重负载时,工作频率逐渐降低,工作在升压区域内;

6.原边输入电压为方波,电流为近似正弦波,而变压器输出电压也是方波,电流也是正弦波;??

7.在全负载范围内都具有较高的转换效率,而且频率变化范围比较窄等。



?LLC谐振网络需要两个磁性组件Ls和Lp。然而,在实现应用中,考虑到高频变压器实现结构,可以把磁性组件Ls和Lp集成在一个变压器内,利用变压器的漏感作为Ls,利用变压器的磁化电感作为Lp。采用原副边分开绕制的方法增加漏感,利用该漏感作为谐振电源,这样一来,可以大大减少磁性组件数目。在设计时,只要重点设计变压器的漏感与变压器磁化电感即可。因此,为增加漏感,需要在变压器中加入适当的气隙,并且控制变压器原副边的绕线方式,如图4所示。因为变压器的原边绕组与副边绕组是完全分离的,因此无需使用隔离胶带,这样有助于形体的小型化。

在变换器应用中,有一类将直流电变为高频正弦交流电的变换器,作为变换器的中间环节或者直接输出,主要应用于:

1.雷达、通信中的射频功率放大器;

2.感应炉的高频逆变器;

3.使用高频正弦中间储能环节的谐振变换器;

4.日光灯的电弧装置;

?这类变换器具有一些共性的特点:

1.主回路中为高频正弦交流波形

2.具有较高的电能转换效率

?其高频正弦交流波形通常通过谐振网络实现,因此成为谐振变换器。

?谐振变换器优点:

?主功率回路波形为正弦波,无谐波成分,电磁干扰小。可在很宽的范围内实现软开关。

?谐振变换器缺点:

?通过频率调制方式控制,频率变化范围较宽,不利于磁性元件优化设计,对负载变化敏感,调节范围窄。

?谐振条件:

1.电路必须同时存在电感和电容元件

2.激励频率必须与电路固有的震荡频率相同。





通过桥式电路,将直流电压斩成交变的交流方波,为谐振网络提供激励源。



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(本文系华意电力首藏)