自激式LLC谐振变换器的研究

LLC谐振变换器可以在保证高效率时,实现变换器的高频化,从而减小变换器的体积和重量,提高功率密度。在对变换器性能要求不是十分严格的场合,采用自激驱动方法可以降低变换器的成本和体积。本文研究LLC谐振变换器的自激驱动方法。 本文首先分析了LLC谐振变换器的工作原理及其工作特性,分析结果表明,当LLC谐振变换器的开关频率等于谐振频率时,其电压增益不随负载的变化而变化。基于这个特点,本文采用电流互感器实现LLC谐振变换器的自激驱动,并使其自激振荡频率等于谐振频率,从而在输入电压恒定的情况下,得到恒定的输出电压。本文利用线性控制理论,推导了LLC谐振变换器的自激振荡频率表达式,给出了自激振荡频率等于谐振频率时的谐振电感取值与励磁电感和负载的关系。 针对驱动电流较小引起的开关管开关速度慢的问题,本文对该驱动电路进行改进,有效提高了驱动速度,并提出了相应的启动电路。本文还引入两只二极管来对谐振电容电压进行箝位,有效抑制了自激式LLC谐振变换器的启动电流过冲,从而减小开关管的电流应力和谐振电容电压应力。 本文最后完成了一台自激式LLC谐振变换器的原理样机,并进行了实验验证。实验结果表明,本文所提出的自激驱动方法和抑制开机启动电流方法是有效的。