电荷控制LLC谐振变换器分析与设计

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1、第48卷第4期电力电子技术Vo1．48，No．42014年4月PowerElectronicsApril2014电荷控制LLC谐振变换器分析与设计华秀洁，许建平，高建龙，陈章勇(磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室，西南交通大学，四川成都610031)摘要：针对电压型控制LLC谐振变换器动态响应速度较慢的缺点，研究了基子电荷控制的LLC谐振变换器。与电压型控制LLC谐振变换器相比，电荷控制LLC谐振变换器具有快速的动态响应速度，且无需压控振荡器．简化了控制器的设计。此外，电荷控制LLC谐振变换器还保持了LLC谐振变换器的软开关特性．即初级开关管的零电压导通(ZVS)和整流二极管的零电流

2、关断(ZCS)。详细分析了电荷控制LLC谐振变换器的工作原理及关键参数的设计原则，最后通过实验验证了理论分析的正确性。关键词：变换器；电荷控制；动态响应中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2014)04—0065—03AnalysisandDesignofChargeControlledLLCResonantConverterHUAXiu-jie，XUJian—ping，GAOJian-long，CHENZhang—yong(KeyLaboratoryofMagneticSuspensionTechnologyandMaglevVehicle，Minist

3、ryofEducation，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)Abstract：Duetothepoordynamicresponseofvoltage-modecon~oUedLLCresonantconverter，chargecontmltech-niqueforLLCresonantconverterisstudied．ComparedwitIlvoltage—modecontrolledLLCresonantconverter．chargecontroltechniqueofersfastdynamicrespo

4、nse，removesvoltage-controUedoscillatorandsimplifiesthedesigncircuit．Besides，LLCresonantconverterwithchargecontroltechniquecanachievezero-voltageswitching(zvs)forswitchesandzero—currentswitching(ZCS)forrectifierdiodes．TheoperationprincipleofchargecontrolledLLCresonantcon·verterisanalyzedindetail

5、．Atlast，theoreticalanalysisisvalidatedbyexperimentalresults．Keywords：converter；chargecontrol；dynamicresponseFoundationProject：SupposedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．51177140)；FundamentalResea—rehFundsfortheCentralUniversities(No．2682013ZT20)1引言LLC谐振变换器通常采用脉冲频率调制【电压型LLC谐振变换器，通过误差放大

6、器对输出电近年来，高频化、高效率和高功率密度已成为压反馈信号、基准电压进行比较，输出信号通过压开关电源的一种发展趋势。对于传统PWM变换控振荡器产生频率信号，实现闭环控制。电压型控器。开关器件工作在硬开关状态，随着开关频率的制仅采样输出电压信息，难以获得满意的闭环特提高，开关损耗急剧增加，变换器效率降低，限制性。文献[3]在电压型控制的基础上，检测谐振网了开关频率的提高．影响了功率密度的进一步提络电流，将谐振网络电流检测量和输出电压检测高。谐振变换器可以较好地解决此问题，因此谐振量一起作为控制信号，通过压控振荡器产生控制变换器受到广泛的关注和研究。开关管工作的频率信号。文献[4]提出

7、了谐振变换LLC谐振变换器在宽输入范围和全负载范围器的充电模式控制方法，完全取消了电压型控制内．能实现开关管的ZVS和次级整流二极管的中的压控振荡器。在此研究了用于谐振变换器的ZCS，有效地解决了开关频率提高时，开关损耗带电荷控制方法。电荷控制LLC谐振变换器在电压来的难题。所以LLC谐振变换器备受重视，成为型控制的基础上，引入谐振网络电流。实现双环控国内外的研究热点【l1。制，提高了变换器的动态响应速度。详细阐述了电荷控制LLC谐振变换器的工作原理和参数