寬電壓輸入半橋型LLC諧振變換器設(shè)計與實驗

在n=6，fr=200 kHz，K=3時，fr不隨Q的變化而變化，而fm則受到Q的影響。Q越小，fm越小，變頻器工作頻率范圍將會變寬，不利于磁性元件的工作;Q越大，fm越大，而Gdc變小，在輸入電壓較低時無法達(dá)到需要的輸出值。

在K=3，fr=200 kHz，Q=0.4時，n不影響fm的大小變化，不影響Gdc變化范圍。n越大，Gdc越大。需合理設(shè)計n，使其滿足變換器的直流增益要求。

2.3 參數(shù)設(shè)計

此處設(shè)計的變換器參數(shù)為：額定功率100 W，最大效率大于90%。最大輸入電壓Uimax=400 V，最小輸入電壓Uimin=250 V，輸出電壓Uo=36 V。相對應(yīng)的最大和最小Gdc分別為0.144和0.086。n=Uimax/(2Uo)=5.833≈6。合理設(shè)計Q，K，取fr=200kHz，使其在n=6的情況下滿足Gdc要求。

當(dāng)Q=0.4，K=3時，Gdc與fs關(guān)系如圖3所示。當(dāng)變換器工作頻率為fm時，Gdc為最大值0.149;當(dāng)變換器工作頻率為fr時，Gdc為最小值0.84。因此，當(dāng)輸入電壓從250 V變化到420 V時，fs保持在fm和fr之間，可實現(xiàn)初級開關(guān)管的ZVS及次級二極管的ZCS，從而滿足設(shè)計要求。可求得各諧振器件參數(shù)值為Re=8n2RL/π2，Lr=QRe/(2πfr)=120.4μH，Cr=Lr/(QRe)2=5 261 pF，Lm=KLr=361.1μH。

3 實驗結(jié)果

根據(jù)以上參數(shù)，制作一臺100 W半橋LLC諧振變換器樣機(jī)，以L6599為控制芯片，分別給出不同負(fù)載時變換器主要元件工作波形及效率曲線。

圖4a，b分別示出輸入250 V，400 V的主要工作波形。其中iLr為諧振槽支路電流，uab為初級橋輸入電壓。當(dāng)輸入電壓發(fā)生變化時，工作頻率fs發(fā)生相應(yīng)變化，Uo穩(wěn)定于36 V。iLr波形滯后于uab波形。可見，開關(guān)管可實現(xiàn)零電壓開通。

圖5a，b分別示出輸入250 V，400 V的次級兩個整流二極管電流波形。當(dāng)Uin增大時，fs升高，iVD1和iVD2的最大值變小，在一個周期內(nèi)導(dǎo)通時間增加。當(dāng)iVD1減小為零時，iVD2尚未導(dǎo)通，iVD1實現(xiàn)零電流關(guān)斷;當(dāng)iVD2減小為零時，iVD1尚未導(dǎo)通，iVD2實現(xiàn)零電流關(guān)斷。變換器實現(xiàn)零電流關(guān)斷。