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半桥谐振开关电源原理介绍与逆变电路简介
2021-10-19

LLC半桥谐振原理介绍


随着开关电源技术的研究与发展,高效电路模块(软开关)技术得到了广泛的应用,主要为谐振型的软开关拓扑和PWM型的软开关,近几年来,随着半导体器件制造技术的发展,开关管的导通电阻、电容和反向恢复时间越来越小了,对于谐振变换器来说,如果设计得当,能实现软开关变换,使得开关电源具有较高的效率,LLC谐振变换器实际上来源于不对称半桥电路,后者用调宽型(PWM)控制,而LLC谐振是调频型(PFM)电源电路。


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LLC半桥谐振电源开关原理框图


在工作中,半桥串联谐振的DC-DC转换器通过改变开关管的开关频率进行转换,谐振网络的输入电压频率也将同步发生改变,谐振网络的阻抗也将发生改变,并进一步影响负载端的电压发生相应的变化。由于这种分压作用,串联谐振变换器的直流电压增益≤1,当电路的开关频率工作在谐振频率Lr和Cr谐振点时,谐振网络的阻抗达到最小,输入的电压绝大部分传递到负载端,此时变换器的直流电压增益最大为1。


串联谐振


LLC半桥谐振逆变电路


根据负载结构的不同形式,逆变器分为两种形式:串联谐振逆变器,即电容与负载串联连接,也称电压源型逆变器;并联谐振逆变器,即电容与负载并联连接,也称电流源型逆变器。本文主要对串联谐振逆变器的主电路结构、控制和调功方法进行研究。


全桥串联谐振逆变器串联谐振逆变器分为全桥串联谐振逆变器和半桥串联谐振逆变器两类,首先 对全桥串联谐振逆变器进行介绍,其电路结构如下所示:


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串联型逆变器根据负载工作状态的不同可以分为三种工作模式:容性状态、感性状态和谐振状态,状态下负载电压和电流的相位关系,分别为负载电压、负载电流的波形,负载电压与负载电流之间的相位角。


桥臂谐振电容与负载串联,而不是自成回路,即流过负载的电流将全部流过开关管IGBT,因此,在这种电路 中一般采用多个开关管并联,两类半桥串联谐振逆变器结构上的不同在于对于第1类半桥串联谐振逆变器,谐振电容与负载槽路直接串联,此类逆变器一般应 用于小功率领域;半桥串联谐振逆变器,两个谐振电容相当于是两个桥臂,一般用于较大功率。


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