CLL諧振變換器的分析與設計.pdf

1、開關電源逐漸向高頻化、小型化、高功率密度等方向發(fā)展，諧振變換器具有高開關頻率、軟開關特性等優(yōu)點，越來越受到國內(nèi)外研究者和工業(yè)界的關注。在寬輸入電壓和全負載范圍內(nèi)，LLC諧振變換器實現(xiàn)了開關管的零電壓導通(Zero VoltageSwitching，ZVS)和整流二極管的零電流關斷(Zero Current Switching，ZCS)，減小了開關管的開關損耗，消除了二極管的反向恢復損耗，得到廣泛關注。然而，在輕載工作時，較低的勵磁電感將

2、導致高環(huán)流損耗，降低了諧振變換器的輕載效率。CLL諧振變換器的諧振元件不再依賴于變壓器的勵磁電感，簡化了變壓器的設計，在保留LLC諧振變換器優(yōu)點的同時，其諧振網(wǎng)絡并聯(lián)諧振電感兩端電壓隨負載減小而減小，并聯(lián)諧振電感的電流也因此減小，從而減小了輕載時的環(huán)流損耗，改善了輕載效率。
　　本論文首先采用基波近似分析(Fundamental Harmonic Approximation，F(xiàn)HA)方法，得到了CLL諧振變換器的直流增益特性，并對

3、其增益特性進行了分析。分析結(jié)果表明，與LLC諧振變換器類似，CLL諧振變換器同樣能夠在寬輸入電壓和全負載范圍內(nèi)實現(xiàn)開關管ZVS導通和整流二極管ZCS關斷。在開關頻率等于諧振頻率處，CLL諧振變換器具有更高的增益特性，從而可選取較低的變壓器變比以減小繞組損耗，提升了CLL諧振變換器的性能。為了使CLL諧振變換器更好地工作，采用基波近似結(jié)合特征阻抗的分析方法，給出了CLL變換器實現(xiàn)軟開關的限制條件，得到了諧振網(wǎng)絡電流和諧振元件應力與諧振電感

4、比和負載的關系式。在此基礎上，提出了一種CLL諧振變換器諧振網(wǎng)絡電路參數(shù)的優(yōu)化設計方案，并給出了詳細的設計步驟。
　　CLL諧振變換器的直流增益特性與LLC諧振變換器極其相似，導致兩種變換器的工作特性非常相似。為了比較CLL諧振變換器和LLC諧振變換器的性能，采用基波近似對變換器的軟開關限制條件、諧振網(wǎng)絡電流、諧振元件應力等特性進行了對比分析。分析結(jié)果表明，輕載時，CLL諧振變換器的環(huán)流損耗和開關管關斷損耗更低，效率更高。