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一種基于數(shù)字控制的諧振變換器設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2012-07-19 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

根據(jù)基波分析法,圖1中開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的輸出和次級整流部分可分別近似等效為一個正弦交流輸入電壓源和一個輸出電阻,將一個非線性系統(tǒng)簡化為一個線性電路。通過Mathcad擬合出輸入,輸出的增益和歸一化頻率的關(guān)系曲線,如圖2所示。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/160295.htm

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可見,在相同歸一化頻率點(diǎn)對應(yīng)不同的負(fù)載點(diǎn),即當(dāng)保持的輸入、輸出電壓不變時(shí),隨著負(fù)載變化,的增益曲線相應(yīng)改變,負(fù)載越重,即Q值越大,變換器工作頻率也越大。此通過改變開關(guān)管的工作頻率,維持輸出電壓恒定。LLC變換器的直流特性可以被分為ZVS區(qū)域和ZCS區(qū)域,一般變換器避免在ZCS區(qū)域。其中ZVS區(qū)域又可被分為兩部分:區(qū)域1和區(qū)域2,當(dāng)運(yùn)行在區(qū)域2時(shí),變換器類似于普通串聯(lián)變換器。因此時(shí)使變換器工作在頻率點(diǎn)fs偏左一點(diǎn),以實(shí)現(xiàn)全負(fù)載范圍的ZVS,并保證較高的效率。對于諧振變換器,一個完整的開關(guān)周期由一系列子區(qū)間和對應(yīng)不同組合的運(yùn)行模態(tài)。根據(jù)LLC諧振變換器開關(guān)管和二極管的導(dǎo)通和關(guān)斷,每一個開關(guān)周期的工作過程被分為8個子區(qū)間,每個子區(qū)間對應(yīng)一個等效電路。通過分析時(shí)域等效電路,得到每個開關(guān)周期的具體工作波形,圖3示出LLC諧振變換器運(yùn)行在區(qū)域1,即滿足fmffs工作頻率范圍時(shí)的工作波形。

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[t0~t2]階段,VQ1導(dǎo)通,諧振電流iLr開始以正弦形式增加,iLr大于勵磁電流iLm。根據(jù)變壓器極性,次級二極管VD1導(dǎo)通。變壓器被輸出電壓箝位,故勵磁電感Lm恒壓充電,變換器傳輸能量到次級。t1時(shí)刻iLm過零點(diǎn),方向由負(fù)變?yōu)檎?br /> [t2~t3]階段,在t2時(shí)刻,iLr=iLm,此后Lm參與諧振,LLC諧振槽開始工作,輸出被變壓器隔離,二極管自然關(guān)斷。
[t3~t4]階段,VQ1和VQ2關(guān)斷,為死區(qū)時(shí)間。VQ1的結(jié)電容充電,VQ2的結(jié)電容放電,從而幫助VQ2實(shí)現(xiàn)ZVS開通。后4個工作階段與前4個階段類似,這里不再詳述。

3 方案設(shè)計(jì)
的LLC諧振變換器的總體硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示。LLC主電路是其核心部分,完成能量轉(zhuǎn)換過程:DSP單元也是系統(tǒng)的重要部分,主要負(fù)責(zé)開關(guān)管PWM驅(qū)動信號生成,通過采樣電壓電流等信號完成對整個系統(tǒng)的控制和保護(hù)。

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