DCM LCC諧振變換器優(yōu)化控制的數字化實現
摘要:基于斷續(xù)模式串并聯(lián)(Discontinuous Current Mode LCC,簡稱DCM LCC)諧振變換器的數學模型,提出了LCC諧振變換器在DCM下的優(yōu)化控制方法的數字化控制程序實現,使原來斷續(xù)的諧振電流達到了臨界斷續(xù)的工作模態(tài)。根據LCC諧振變換器數學模型中關于臨界斷續(xù)頻率的公式,利用現代高速數字化控制芯片,實時采樣電路的運行狀態(tài),在此基礎上以臨界斷續(xù)頻率為上限,調整電路工作頻率,實現了優(yōu)化控制方式下的調頻調壓。在搭建的實驗樣機上完成了優(yōu)化控制方式的實驗,其結果驗證了控制方法的可行性。
關鍵詞:變換器;斷續(xù)電流模式;軟開關
1 引言
工作于DCM的LCC諧振變換器由于能較好地實現軟開關,有較寬的輸出電壓范圍,可以工作于負載開路短路狀態(tài),因此得到了廣泛應用和研究。但在DCM下,電流斷續(xù)的時間內,電路的輸入電壓源未曾向負載傳輸任何能量,因此導致了能量傳輸效率降低。為了避免此缺陷,同時又保證軟開關,采用LCC諧振變換器DCM下的優(yōu)化控制方式是一個很好的解決策略,即臨界斷續(xù)開關頻率下的控制方式。
這里以此為出發(fā)點,提出了LCC諧振變換器優(yōu)化控制的數字化實現方法,并且搭建了實驗樣機,驗證了此控制方法的正確性。
2 電路工作原理
圖1為典型的具有容性濾波輸出的LCC諧振變換電路拓撲。VT1~VT4為開關管;VD1~VD4為其反并聯(lián)二極管;Cr,Lr為串聯(lián)諧振電容、電感;Cp為并聯(lián)諧振電容(Lr,Cp為變壓器在高頻工作狀態(tài)下的寄生參數,分別代表變壓器折算到初級的繞組漏感和匝間電容);VDo1~VDo4為輸出整流二極管;Co為輸出濾波電容,且Co遠大于Cr,Cp;Ro為輸出負載:n為變壓器變比;Ue為折算到變壓器初級的等效輸出電壓;uCr,uCp分別為Cr,Cp兩端電壓;ir為諧振電流。圖中所有器件均假設為理想器件。
根據VT1,VT4(或VT2,VT3)開通瞬間,uCp是否被Uo箝位,可將電路的DCM分為兩種模式。電路工作于模式2時,由于VT1,VT4(或VT2,VT3)開通時,uCp已被Uo箝位,故不再參與此時的諧振,Cr,Lr組成LC串聯(lián)諧振,ir持續(xù)時間為半個LC諧振周期。為保證電路工作時開關管工作于軟開關工作狀態(tài),開關管的驅動脈沖寬度滿足一定的條件更有利于電路工作。基于以上考慮,選擇設計適當的諧振參數使電路的工作模式為模式2,其詳細工作過程可分為8個工作狀態(tài)。由于電路的對稱性.只需分析其中半個開關周期的4個工作模態(tài)。圖2示出工作模式2下電路的波形圖。
評論