基于LLC谐振拓扑的400V/12V100A直直变换器研制

LLC谐振变换器因其可以在全范围内实现原边开关管的零电压开通和副边二极管零电流关断，能提高变换器效率和功率密度，且电磁干扰小而得到广泛应用。本文针对某企业研制400V/12V100A直直变换器的需求，选择采用LLC谐振拓扑来实现。 本文首先分析了全桥LLC谐振变换器的工作原理及其特性。分析结果表明，当LLC谐振变换器的开关频率小于或者等于谐振频率时，不仅原边开关管可以实现零电压开关，而且副边整流二极管也能够实现零电流开关；当LLC谐振变换器的开关频率等于谐振频率点时，变换器的输出电压与负载大小无关，且在该点处，效率最高。在控制策略上，本文给出LLC变换器单电压环及电压电流双环两种控制策略的实现方法。 针对低压大电流输出应用，为了进一步提高变换器的效率，本文采用同步整流技术来减小副边整流管的导通损耗，详细介绍了智能控制芯片UCC24610实现同步整流的工作原理。 此外，本文还分析研究了多LLC模块组合技术，对比四种输出并联组合结构，发现共原边开关管的多变压器原边串联副边并联结构均流效果最好。最终基于共原边开关管的多变压器原边串联副边并联结构，完成了一台400V/12V100A的原理样机，进行了实验验证。实验结果表明，原理样机能够实现原边开关管的零电压开关，副边整流二极管的零电流开关。同步整流驱动电路能够提供快速准确的驱动信号，采用同步整流管代替整流二极管，确实可以提高变换器的效率。LLC模块组合技术中共原边开关管的多变压器原边串联副边并联结构不仅能实现变换器扩容，而且均流效果好，是一种安全可靠的扩容方案。