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串联谐振变换器
2021-07-20

高频、高效率是开关电源技术发展的主要方向之一。传统的开关电源和开关器件工作在硬开关状态。不断提高转换器的工作效率会导致开关损耗增大、电磁干扰严重等问题。 ,从而阻碍了开关器件工作频率的进一步提高。随着开关电源技术的发展,软开关技术得到了广泛的发展和应用。已经研究了许多高效电路拓扑,主要是谐振软开关拓扑。以及PWM类型的软开关拓扑。


LLC串联谐振半桥变换器的工作原理


LLC串联谐振转换器在形式上与传统的串联谐振转换器完全相同。不同的是,在传统的串联谐振变换器中,变压器的励磁电感通常较大,不参与谐振,谐振网络为LC。因此,在传统的LC串联谐振变换器中,开关频率必须高于LC固有谐振频率f0,主开关管才能获得零电压开通工作条件。在LLC串联谐振变换器中,变压器励磁电感在大陆有很大的价格,用来实现主开关管的零电压导通。


  与传统的串联谐振转换器不同,LLC 谐振转换器可以在开关频率高于或低于谐振频率时实现初级开关的软导通。当开关频率低于谐振频率时,转换器电压增益增加,因此转换器的输入电压范围可以加宽。同时,当励磁电感作为负载时,可以提高转换器的负载效果,减小开关频率变化范围。另外,变压器漏感参与谐振,减少了二次侧整流二极管。电压应力提高了转换器的 EMI 性能。


串联谐振


LLC半桥谐振变换器的特点


1、基于LLC谐振网络的半桥变换器具有低EMI、高效率的优点。与PWM控制变换器相比,有其独特的应用领域。


2、llc谐振变换器通过调节开关频率来调节输出电压,即在不同的输入电压下其占空比保持不变,其掉电保持时间特性较好,可广泛应用于要求停电后维护时间相对较长


3. llc 谐振转换器中次级二极管上的电压应力比非对称半桥转换器小得多,因为 llc 谐振转换器中次级二极管上的电压应力是输出电压的两倍。谐振变换器可选用耐压较低的二极管,提高电路效率


4、在LLC谐振变换器中,上下开关管的占空比相等


5、负载轻时,工作频率逐渐升高,工作在降压区,负载重时,工作频率逐渐降低,工作在升压区


6、原边输入电压是方波,电流是近似正弦波,变压器输出电压也是方波,电流也是正弦波


7、全负载范围内转换效率高,频率变化范围较窄。


串联谐振变换器



LLC 谐振网络需要两个磁性元件 Ls 和 Lp。但在实现应用中,考虑到高频变压器的实现结构,可以将磁性元件Ls和Lp集成到一个变压器中,将变压器的漏感作为Ls,将变压器的磁化电感作为Lp,原副边分别绕线增加漏感,漏感作为谐振电源。这样可以大大减少磁性元件的数量。变压器的励磁电感就足够了。因此,为了增加漏感,需要在变压器中增加适当的气隙,控制变压器原副边的绕线方式,如图4所示,因为变压器是完全分离的,所以不需要使用隔离胶带,有助于机身的小型化。


在转换器的应用中,有一类转换器是将直流电转换成高频正弦交流电,作为转换器的中间环节或直接输出。它主要用于:


1. 雷达和通信中的射频功率放大器


2. 感应炉高频逆变器


3.采用高频正弦中间储能环节的谐振变换器


4、荧光灯灭弧装置


这种类型的转换器有一些共同的特点:


1、主电路为高频正弦交流波形


2.具有较高的电源转换效率


其高频正弦交流波形通常是通过谐振网络实现的,因此成为谐振转换器。


谐振转换器的优点:


主电源回路波形为正弦波,无谐波成分,电磁干扰小,可实现大范围软开关。


谐振转换器的缺点:


通过调频控制,频率变化范围较宽,不利于磁性元件的优化设计,对负载变化敏感,调节范围较窄。


共振条件:


1.电路必须同时具有电感和电容元件


2、激励频率必须与电路的固有振荡频率相同。


串联谐振变换器


通过桥式电路,对直流电压进行斩波,改变交变方波,为谐振网络提供激励源。

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