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基于L6599的LLC半桥多谐振变换器的研制

熊吉  
【摘要】:机载雷达接收机对电源的指标要求很高,尤其是纹波要求小于几毫伏。而普通开关电源的输出纹波一般都较高,达数十毫伏以上,而且其开关尖峰干扰引起的纹波很难抑制。因此,将开关电源替代线性电源应用到接收机中,必须解决的难题是降低开关电源的输出纹波和干扰!为有效降低输出纹波,必须抑制干扰源,干扰源主要集中在开关回路与输出整流回路,因此软开关技术的研究与运用成为必然。谐振变换器凭借其软开关特性和良好的EMI表现,是抑制传导发射和改善传导敏感度的有效措施! 传统谐振软开关变换器具有效率高、噪声低等优点,但它也存在一些局限性。首先,该转换器的理论上不能工作在空载条件下。第二,在全负荷范围内宽的频率变化调节是必要的。第三,在轻负载,小电流时,不能实现零电压开关(ZVS)。最后,在设计中较难实现轻负载时输出电压闭环稳压调节控制。此外,对于并联谐振变换器,内部循环能量会降低高输入电压或轻载时的效率。LLC谐振转换器克服了传统谐振变换器的一些缺点,其结构也简单。多谐振网络使磁性元件可以很容易地集成到一个磁芯,全负荷范围内实现ZVS、低关断电流,因此功率半导体器件的开关尖峰及损耗非常小。其开关频率的微小变化就可以调节输出稳压,具备适应宽输入和宽负载变化的能力。LLC谐振拓扑结构另一优点是具有低电压应力零电流开关(ZCS)的二次侧整流器。并且,变压器的漏电感可以参与谐振网络。由于无二次滤波电感,使次级输出电压的整流二极管上的电压应力低。此外,次级二极管的ZCS消除了其反向恢复问题。 在本文中,用理论分析提出了优化的LLC谐振变换器设计,并对此转换器的特点和优势进行了解释。此外,运用等效电路从原理上推导分析了LLC谐振变换器MOSFET的ZVS和输出整流ZCS条件,以及初级电流波形方程。为提高效率和降低成本,对谐振元件和开关频率优化设计提出了建议。从200W电源的实验结果表明,LLC谐振变换器在高输入电压和满负荷条件下依然效率非常高。


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