一種基于數(shù)字控制的諧振變換器設(shè)計(jì)

可見(jiàn)，在相同歸一化頻率點(diǎn)對(duì)應(yīng)不同的負(fù)載點(diǎn)，即當(dāng)保持變換器的輸入、輸出電壓不變時(shí)，隨著負(fù)載變化，變換器的增益曲線相應(yīng)改變，負(fù)載越重，即Q值越大，變換器工作頻率也越大。此設(shè)計(jì)通過(guò)改變開(kāi)關(guān)管的工作頻率，維持輸出電壓恒定。LLC諧振變換器的直流特性可以被分為ZVS區(qū)域和ZCS區(qū)域，一般變換器避免設(shè)計(jì)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)諧振變換器。因此設(shè)計(jì)時(shí)使變換器工作在諧振頻率點(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(duì)于諧振變換器，一個(gè)完整的開(kāi)關(guān)周期由一系列子區(qū)間和對(duì)應(yīng)不同組合的運(yùn)行模態(tài)。根據(jù)LLC諧振變換器開(kāi)關(guān)管和二極管的導(dǎo)通和關(guān)斷，每一個(gè)開(kāi)關(guān)周期的工作過(guò)程被分為8個(gè)子區(qū)間，每個(gè)子區(qū)間對(duì)應(yīng)一個(gè)等效電路。通過(guò)分析時(shí)域等效電路，得到每個(gè)開(kāi)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。

[t0～t2]階段，VQ1導(dǎo)通，諧振電流iLr開(kāi)始以正弦形式增加，iLr大于勵(lì)磁電流iLm。根據(jù)變壓器極性，次級(jí)二極管VD1導(dǎo)通。變壓器被輸出電壓箝位，故勵(lì)磁電感Lm恒壓充電，變換器傳輸能量到次級(jí)。t1時(shí)刻iLm過(guò)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(kāi)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(kāi)通。后4個(gè)工作階段與前4個(gè)階段類似，這里不再詳述。

3 數(shù)字控制方案設(shè)計(jì)
基于數(shù)字控制的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(guò)程：DSP控制單元也是系統(tǒng)的重要部分，主要負(fù)責(zé)開(kāi)關(guān)管PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成，通過(guò)采樣電壓電流等信號(hào)完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制和保護(hù)。