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(duì)電源的效率和功率密度的要求越來越高。比如,美國“80PLUS”認(rèn)證的鈦金電源,要求全負(fù)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(diǎn),得到了廣泛應(yīng)用。LCC諧振變換器結(jié)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(diǎn),同時(shí)具有輕載效率高、輸出電壓紋波小等優(yōu)點(diǎn),在服務(wù)器電源等場(chǎng)合具有很大應(yīng)用潛力。
　　SRC和PRC變換器電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,理論研究己相當(dāng)成熟,但LCC諧振變換器諧振元件較多,模態(tài)分析復(fù)雜,理論研究較少,時(shí)域分析無法得到解析表達(dá)式;基波分析法(Fundamental Harmonic Analysis,FHA)只考慮基波,并且簡(jiǎn)化了整流橋的等效模型,分析過程簡(jiǎn)單,但誤差較大;擴(kuò)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(duì)各次諧波等效模型進(jìn)行計(jì)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(jié)果。本文對(duì)比研究了四種主要的分析方法,詳細(xì)研究推導(dǎo)過程并對(duì)比優(yōu)缺點(diǎn),為業(yè)界應(yīng)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(dá)式繁瑣,工作區(qū)域難以界定,參數(shù)設(shè)計(jì)復(fù)雜,因此,研究LCC諧振變換器的工作特性和關(guān)鍵指標(biāo)優(yōu)化策略具有重要意義。采用EFHA進(jìn)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(jié)合MATLAB繪圖,展示變換器的特性與參數(shù)之間的定性關(guān)系,指導(dǎo)變換器元件參數(shù)設(shè)計(jì)工作。
　　移相控制LCC諧振變換器開關(guān)頻率固定,噪聲頻譜窄,磁性元件容易設(shè)計(jì),具有一定的應(yīng)用價(jià)值。然而,輕載時(shí)移相控制LCC諧振變換器

5、滯后橋臂開關(guān)管容易失去零電壓導(dǎo)通(Zero Voltage Switch,ZVS)特性,針對(duì)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(shí),變換器自身能夠?qū)崿F(xiàn)ZVS,ARCP不工作;輕載時(shí),ARCP投入工作,提供輔助電流,幫助滯后橋臂開關(guān)管實(shí)現(xiàn)ZVS。理論分析表明,ARCP LCC諧振變換器輕載效率比硬開關(guān)移相控制LCC諧振變換器效