LLC諧振變換器的數(shù)學建模和損耗分析

封繼軍,張振國,劉　冬,辛利斌,王順平

(上海理工大學 光電信息與計算機工程學院 上海　200093)

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LLC諧振變換器的數(shù)學建模和損耗分析

封繼軍,張振國,劉冬,辛利斌,王順平

(上海理工大學 光電信息與計算機工程學院 上海200093)

摘要針對LLC諧振變換器在工作過程由于開關管和磁性元件所帶來的損耗。分析了LLC諧振變換器的開關損耗和通態(tài)損耗,根據(jù)理論公式推導,建立了開關損耗的數(shù)學模型。結(jié)合同步整流技術,應用Mathcad軟件分析了影響變換器效率的關鍵因素。通過仿真分析,驗證了同步整流技術可提高LLC變換器諧振器效率的正確性。

關鍵詞LLC諧振變換器;建模;同步整流

LLC諧振變換器具有許多優(yōu)點[1]:(1)其可在輸入和負載大范圍變化的情況下調(diào)節(jié)輸出,同時開關頻率變化相對較小;(2)其可在整個運行范圍內(nèi),實現(xiàn)零電壓切換(ZVS);(3)所有寄生元件,包括所有半導體器件的結(jié)電容和變壓器的漏磁電感和激磁電感,都是用于實現(xiàn)ZVS的。LLC諧振變換器在工作過程中的損耗可分為開關損耗與導通損耗,其中最主要的損耗是由開關管和磁性元件所帶來的損耗。

1LLC諧振變換器的工作模式

圖1為半橋LLC諧振變換器示意圖,其由兩個諧振槽組成,一個是由Lr和Cr組成的串聯(lián)諧振網(wǎng)絡,另一個是由Lr、Cr和Lm組成的串并聯(lián)諧振網(wǎng)絡[2],所以LLC諧振變換器有兩個諧振頻率,其中

(1)

(2)

圖1　半橋式LLC諧振變換器

若用fs表示開關頻率,基于工作頻率來劃分LLC諧振變換器的工作狀態(tài),其有fs>fr1,fs=fr1,fr2fr1時,LLC諧振變換器的工作狀態(tài)接近……