一种单变压器双LLC谐振型变换器

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1、2014年7月25日第31卷第4期通缱电潦技术TelecomPowerTechnology文章编号：10093664(2014)04009204；瓣麟一种单变压器双LLC谐振型变换器倪有鹏(枣庄科技职业学院，山东枣庄277500)摘要：文中提出了一种单变压器结构双LLC网络谐振型变换器。该拓扑实现了Mosfet零电压导通(ZVS)，整流二极管零电流关断(ZCS)，低整流二极管电压应力以及宽范围调压，变压器两个原边绕组同时工作。这种工作模式能够有效地均分励磁电流，降低变压器的设计要求，减小了变压器的尺寸，同时还能减小原边绕组的有效电流，

2、从而减少变压器的铜损。两个串联LLC谐振网络互差半个开关周期工作。输出侧采用全波整流方式，因此整流二极管电压应力为输出电压。由于副边无需电感，因此，设计中可进一步减小变换器尺寸。最后，通过仿真和实验，验证了理论分析的正确性，变换器满载效率可达95．8％。关键词：直流变换器；软开关技术；双LLC谐振；零电压导通；零电流关断中图分类号：TM464文献标识码：A0引言ASingleTransformerDoubleLLCResonantConverterNIYoupeng(ZaozhuangVocationalCollegeofTechno

3、logy，Zaozhuang277500，China)串联谐振型直流一直流变换器[13被归纳提出后，由于其高效性、宽范围调压、软开关而被广泛研究。而近年来，以移相全桥电路[23为主的中大功率隔离型软开关直流一直流变换器被学者重视起来。但其存在的循环电流损耗及占空比丢失的瓶颈问题，极大地限制了其使用场合。同时，适用不同场合的半桥式[3]、交错并联式[4]、高效CLL式Es]谐振型电路，也得到了深入研究。本文提出一种单变压器双LLC谐振型变换器。它的原边有两个绕组，两个绕组问同名端串联，实现两个绕组同时谐振工作达到高频均流目的。副边采用全

4、桥整流结构，整流二极管电压应力仅为输出电压。该电路通过调频来调节输出电压，两个谐振网络同时进行功率传输，比传统的单LLC谐振网络型变换器单绕组上的励磁电流小，使得变压器的尺寸可进一步减小，并且能够提高变换器的功率等级，扩大了其使用范围。收稿日期：20140425作者简介：倪有鹏(1971)，男，山东枣庄人，枣庄科技职业学院讲师，在职研究生，研究方向为电力电子技术。文中采用UC3861谐振控制芯片实现对该电路的控制，一款样机的设计和试验结果证明了本电路的可行性及优点。1变换器工作原理1．1拓扑结构图1示出DCDC变换器的电路框图。变换器

5、原边由主开关管(S。、S。)，变压器漏感Llk。和Cn以及Llk。和C心组成的谐振环路、变压器TX初次侧双绕组组成。副边由变换器的二次侧，以及整流二极管(D小D。2、D。3、D。。)组成。其中D扒D。2为MosfetS。、S2的内部寄生二极管，C扒C。。则为其输出电容和外并电容之和，C。为输出电容；各物理参考方向见图i所示。1．2工作阶段分析稳态分析前，先作如下假设：1)开关管与二极管视为理想器件，导通压降为零；2)C。。=C。。=C，Cn=C心2C，，Elkl=Llk2=Elk；3)变压器匝比N1=N2，N1：N3=N，L叫=L吨=

6、L。，L∞=L。／N2；4)变换器采用变频控制方式。舞鬻篡一瞬哪m乩州1萋m砌甜．岬小=蟊妣一槲哪_蟊_蓦L孽甜如R¨⋯狮一

7、；；眦一～一～一～一沿岬蒸?眦噼胤慨一一～一一一一一一一一一一～一～一一一一～一一一一一一一一Ⅲ～．一n一瞪．一蚶枷一：蓥心∽唑纛黑疵duyk钮，圳汀L救熹慕舞黼蛳一一～一一一一一一一一一～一～一一一心一～一胁一一_霾奴一一一～一～一一一舭础峨一胁．嵫础唧№通譬，鼍泺，您术。。．。。倪有鹏：一种单变压器双LLc谐振型变换器2014年7月25日第31卷第4期⋯⋯”⋯⋯⋯一⋯～“一一一⋯TelecomPowerTe

8、chnologyJuly25，2014，901．31No．4图1双LLC谐振型直流变换器在上述假定条件下一个开关周期T内变换器有8个工作阶段，因前后半个周期工作模式对称，故仅分析前半个周期工作阶段。主要工作波形如图2所示。(1)阶段1‰～f。]为开关管换流阶段洲⋯—Nl引hUi⋯⋯l。!骈阻r矾．厂_爿／1i：-．’-．．’．’’、．小，．．．一．．。。‘＼二：=．＼．／—————：：，——咻r’～～．．．忙”一一一』_--_●●_-～＼：：：，、l。7眵一“；；===，一1；．厂一一二：=’—叫．队Y_b一一刁．JhU0V，，——、

9、＼、聃n玩丑晓34目斡78图2变换器的工作波形％时刻之前电路处于励磁电感储能阶段，S。导通。在％时刻关断S。，励磁电感、漏感与电容C扒C。。进行谐振，原边电流i。给C。。充电，给C。。放电。变换器副边因二极管零电流关断，