LLC串联谐振全桥DC/DC变换器的研究

高频化、高功率密度和高效率,是DC/DC变换器的发展趋势。传统的硬开关变换器限制了开关频率和功率密度的提高。移相全桥PWM ZVS DC/DC变换器可以实现主开关管的ZVS,但滞后桥臂实现ZVS的负载范围较小;整流二极管存在反向恢复问题,不利于效率的提高;输入电压较高时,变换器效率较低,不适合输入电压高和有掉电维持时间限制的高性能开关电源。LLC串联谐振DC/DC变换器是直流变换器研究领域的热点,可以较好的解决移相全桥PWM ZVS DC/DC变换器存在的缺点。但该变换器工作过程较为复杂,难于设计和控制,目前尚处于研究阶段。本文以LLC串联谐振全桥DC/DC变换器作为研究内容。以下是本文的主要研究工作: 对LLC串联谐振全桥DC/DC变换器的工作原理进行了详细研究,利用基频分量近似法建立了变换器的数学模型,确定了主开关管实现ZVS的条件,推导了边界负载条件和边界频率,确定了变换器的稳态工作区域,推导了输入,输出电压和开关频率以及负载的关系。仿真结果证明了理论分析的正确性。 采用扩展描述函数法建立了变换器在开关频率变化时的小信号模型,在小信号模型的基础上分析了系统的稳定性,根据动态性能的要求设计了控制器。仿真结果证明了理论分析的正确性。 讨论了一台500w实验样机的主电路和控制电路设计问题,给出了设计步骤,可以给实际装置的设计提供参考。最后给出了实验波形和实验数据。实验结果验证了理论分析的正确性。