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串联谐振变换器
2021-10-21

谐振网络通常由多个无源电感或电容组成,由于元件个数和连接方式上的差异,常见实用的谐振变换器拓扑结构大致分为两类:一类是负载谐振型,另一类是开关谐振型,负载谐振型变换器是一种较早提出的结构,注重电源电压转换比特性的改善,按照谐振元件的谐振方式可分为串联谐振(也称为串联谐振试验装置)变换器、并联谐振变换器以及两者结合产生的串并联谐振变换器。


串联谐振试验装置


串联谐振:由于是串联分压方式,其直流增益总是小于1,类似BUCK变换器,轻载时为稳住输出电压,必须提高开关频率,在轻载或空载的情况下,输出电压不可调,输入电压升高使系统的工作频率将越来越高于谐振频率,而谐振频率增加,谐振腔的阻抗也随之增加,这就是说越来越多的能量在谐振腔内循环而不传递到副边输出,但在负载串联谐振中,流过功率器件的电流随着负载变轻而减小,使通态损耗减小。


并联谐振:输出端可以开路但不能短路,会损坏谐振电容,并且过大的原边回路电流对开关器件及电源都会产生冲击,轻载时,不需通过大幅改变频率来稳住输出电压,与串联谐振相比变换器工作范围更大,可工作至空载,当轻载时输入电流变化不大,开关管的通态损耗相对固定,在轻载时的效率比较低,较为适合工作于额定功率处负载相对恒定的场合。


传统的 LC 串联谐振开关电源为了实现小型化,被迫提高其工作频率,以减小滤波电感和开关变压器的体积,但频率的提高却使开关损耗增加而效率下降,且开关噪声变大。


LLC串联谐振变换器主要采用电流谐振、只在开关从 ON 到 0FF 及 OFF 到 ON 期间是电压谐振,其开关波形为正弦波,因而在给开关元件加上电压时,不会流过大电流;而且利用开关元件的寄生电容实现零电压开关 (ZVS) ,可制成高频、高效及噪声极低的变换器。


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