半桥LLC谐振变换器参数设计与验证

张国超，刘桂礼

（北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院，北京100192）

随着电力电子技术的不断发展，高功率密度、高效率电源越来越受到人们的青睐[1-3]。传统的DC/DC变换器在提高频率的同时，因其硬开关模式，增加了开关损耗，降低了整体效率，限制了开关电源的进一步发展。LLC谐振变换器通过其谐振网络可实现软开关，降低损耗，即变压器原边开关管实现零电压开通（ZVS），副边整流二极管实现零电流关断（ZCS），开关应力小，工作频率高，工作效率高等诸多优势，未来将广泛应用到各行各业[4]。

1 半桥LLC谐振变换器拓扑结构及工作模式分析

半桥LLC拓扑结构如图1所示，由输入电源与2个MOS管Q1、Q2构成的开关网络；由谐振电感Lr，谐振电容Cr，励磁电感Lm与理想变压器构成的谐振网络；由整流二极管与滤波电容构成的整流网络[5]。

图1 半桥LLC谐振拓扑结构

半桥LLC谐振变换器含有两个谐振网络，当谐振电感Lr和谐振电容Cr发生谐振时，其频率为f1。

当谐振电感Lr和谐振电容Cr和励磁电感Lm发生谐振时，其谐振频率为f2。

通过公式看出，f1＞f2，定义f1为最大谐振频率，f2为最小谐振频率[6]。定义开关频率为f，通过开关频率与谐振频率的比较，可将LLC谐振变换器分为三个工作区域。（1）f＜f2，此时谐振网络呈容性，既不能实现ZVS也不能实现ZCS；（2）f＞f1，谐振网络呈感性，可实现ZVS但不能实现ZCS；（3）f2＜f＜f1，此时谐振网络可同时实现ZVS与ZCS。针对f2＜f＜f1的模态进行分析。此模式下，开关管Q1有四个阶段，开关电管Q2有四个阶段，它们原理相同方向相反，下面针对Q1做具体分析，波形图如图2所示。……