LLC 谐振变换器的新型谐振网络参数设计方法

杨玉岗，关婷婷，许 静，付 华

（辽宁工程技术大学电气与控制工程学院，葫芦岛125105）

近年来， 在电源系统的设计中，LLC 谐振变换器因其具有在全负载范围内实现原边开关管的零电压开通ZVS（zero voltage switching）和副边整流二极管的零电流关断ZCS（zero current switching）、功率密度和效率较高、易于磁集成等优势，受到了广泛关注[1-3]。LLC 谐振变换器的设计主要围绕3 个参数变压器变比n、谐振网络的品质因数Q 和励磁电感与串联谐振电感的比值k 进行，目前通常采用基波近似方法FHA（fundamental harmonic approximation）来设计谐振变换器。由于谐振过程分析的复杂性，关于谐振网络参数的选择国内外学者提出了众多设计方法[4-6]，但主要是依靠工程经验对参数进行设计，由于LLC 谐振变换器对谐振频率的变化很敏感， 因此要求对谐振网络参数的取值精确设计。文献[7]提出一种频域、时域相结合的方法，优化了参数设计的精度，但并未给出其对整机效率的影响，不适用于对电路效率要求很高的场合；文献[8-9]在精确电路特性描述的变换器模型基础上采用相平面法或时域分析法设计变换器， 但其难以直观解释，并且难以实际应用；文献[10]使用同步整流器技术进一步提高LLC 转换效率， 但增加了变压器的设计难度和次级电路的复杂度。

基于此，本文提出一种LLC 谐振变换器的新型谐振网络参数设计方法，在满足变换器电压增益的前提下，提高变换器效率。 首先采用基波近似法建立谐振变换器模型， 在频域内参数k、Q 对LLC 谐振变换器性能的影响进行分析，通过计算和仿真分别得出参数k、Q 和变换器电流有效值（损耗）、谐振网络传输效率以及电压增益的关系，获得k、Q 的选取方法；……