寬電壓輸入半橋型LLC諧振變換器設(shè)計與實驗
在n=6,fr=200 kHz,K=3時,fr不隨Q的變化而變化,而fm則受到Q的影響。Q越小,fm越小,變頻器工作頻率范圍將會變寬,不利于磁性元件的工作;Q越大,fm越大,而Gdc變小,在輸入電壓較低時無法達(dá)到需要的輸出值。
在K=3,fr=200 kHz,Q=0.4時,n不影響fm的大小變化,不影響Gdc變化范圍。n越大,Gdc越大。需合理設(shè)計n,使其滿足變換器的直流增益要求。
2.3 參數(shù)設(shè)計
此處設(shè)計的變換器參數(shù)為:額定功率100 W,最大效率大于90%。最大輸入電壓Uimax=400 V,最小輸入電壓Uimin=250 V,輸出電壓Uo=36 V。相對應(yīng)的最大和最小Gdc分別為0.144和0.086。n=Uimax/(2Uo)=5.833≈6。合理設(shè)計Q,K,取fr=200kHz,使其在n=6的情況下滿足Gdc要求。

當(dāng)Q=0.4,K=3時,Gdc與fs關(guān)系如圖3所示。當(dāng)變換器工作頻率為fm時,Gdc為最大值0.149;當(dāng)變換器工作頻率為fr時,Gdc為最小值0.84。因此,當(dāng)輸入電壓從250 V變化到420 V時,fs保持在fm和fr之間,可實現(xiàn)初級開關(guān)管的ZVS及次級二極管的ZCS,從而滿足設(shè)計要求。可求得各諧振器件參數(shù)值為Re=8n2RL/π2,Lr=QRe/(2πfr)=120.4μH,Cr=Lr/(QRe)2=5 261 pF,Lm=KLr=361.1μH。
3 實驗結(jié)果
根據(jù)以上參數(shù),制作一臺100 W半橋LLC諧振變換器樣機(jī),以L6599為控制芯片,分別給出不同負(fù)載時變換器主要元件工作波形及效率曲線。

圖4a,b分別示出輸入250 V,400 V的主要工作波形。其中iLr為諧振槽支路電流,uab為初級橋輸入電壓。當(dāng)輸入電壓發(fā)生變化時,工作頻率fs發(fā)生相應(yīng)變化,Uo穩(wěn)定于36 V。iLr波形滯后于uab波形。可見,開關(guān)管可實現(xiàn)零電壓開通。

圖5a,b分別示出輸入250 V,400 V的次級兩個整流二極管電流波形。當(dāng)Uin增大時,fs升高,iVD1和iVD2的最大值變小,在一個周期內(nèi)導(dǎo)通時間增加。當(dāng)iVD1減小為零時,iVD2尚未導(dǎo)通,iVD1實現(xiàn)零電流關(guān)斷;當(dāng)iVD2減小為零時,iVD1尚未導(dǎo)通,iVD2實現(xiàn)零電流關(guān)斷。變換器實現(xiàn)零電流關(guān)斷。
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