LCC諧振DC-DC變換器研究.pdf

1、隨著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,對電源的效率和功率密度的要求越來越高。比如,美國“80PLUS”認證的鈦金電源,要求全負載范圍效率高于90％,半載效率高于96％。高頻諧振DC-DC變換器具有電磁干擾(Electromagnetic Interference,EMI)小、效率高等優(yōu)點,得到了廣泛應用。LCC諧振變換器結合了串聯(lián)諧振變換器(Series Resonant Converter,SRC)和并聯(lián)諧振變換器(Parallel Resonant

2、Converter, PRC)的特點,同時具有輕載效率高、輸出電壓紋波小等優(yōu)點,在服務器電源等場合具有很大應用潛力。
　　SRC和PRC變換器電路結構簡單,理論研究己相當成熟,但LCC諧振變換器諧振元件較多,模態(tài)分析復雜,理論研究較少,時域分析無法得到解析表達式;基波分析法(Fundamental Harmonic Analysis,FHA)只考慮基波,并且簡化了整流橋的等效模型,分析過程簡單,但誤差較大;擴展基波分析法(Exte

3、nded Fundamental HarmonicAnalysis,EFHA)同樣只考慮基波,但建立了整流橋的精確等效模型,誤差較小;高次諧波分析法(High Order Harmonic Analysis,HOHA)分別對各次諧波等效模型進行計算,理論上為精確分析方法,但需要數(shù)值解法才能得到最終結果。本文對比研究了四種主要的分析方法,詳細研究推導過程并對比優(yōu)缺點,為業(yè)界應用提供參考。
　　LCC諧振變換器的工作特性,由各諧振元件

4、參數(shù)以及變壓器匝比共同決定,表達式繁瑣,工作區(qū)域難以界定,參數(shù)設計復雜,因此,研究LCC諧振變換器的工作特性和關鍵指標優(yōu)化策略具有重要意義。采用EFHA進行分析,明確變頻控制和移相控制的LCC諧振變換器的工作區(qū)域,并結合MATLAB繪圖,展示變換器的特性與參數(shù)之間的定性關系,指導變換器元件參數(shù)設計工作。
　　移相控制LCC諧振變換器開關頻率固定,噪聲頻譜窄,磁性元件容易設計,具有一定的應用價值。然而,輕載時移相控制LCC諧振變換器

5、滯后橋臂開關管容易失去零電壓導通(Zero Voltage Switch,ZVS)特性,針對這一問題,引入輔助諧振換流極(Auxiliary Resonant Commutated Pole,ARCP),提出了ARCP LCC諧振變換器。重載時,變換器自身能夠實現(xiàn)ZVS,ARCP不工作;輕載時,ARCP投入工作,提供輔助電流,幫助滯后橋臂開關管實現(xiàn)ZVS。理論分析表明,ARCP LCC諧振變換器輕載效率比硬開關移相控制LCC諧振變換器效