LLC谐振DC/DC变换器的研究

论文摘要

随着信息技术的发展,通信和计算机等领域的DC/DC电源变换技术在电源行业占有很重要的市场。为了能满足电源系统良好的性能和可靠性,分布电源系统（DPS）被广泛应用于电信、计算机等领域。DPS具有模块化,可靠性和维护性等优点。本文讨论了软开关技术的种类和发展趋势,介绍了三种传统的软开关谐振变换器,通过理论分析和仿真,总结了三种传统谐振变换器的优缺点。在此基础上,设计了一种新型的LLC串联谐振变换器。此变换器可实现原边开关管在零电压条件下开通、输出端的整流管零电流条件下关断,因而可实现极高的转换效率。由于电路充分地利用了变压器的励磁电感和开关管的寄生参数,可使变换器在宽输入电压范围和全负载下实现软开关。此外,利用变压器漏感和功率MOS管的寄生电容进行谐振,可有效地降低输出整流管的电压应力,提高抗EMI的性能。因此,在相同的设计规格下,LLC谐振变换器可以选取电压和电流等较低的功率开关管和整流二极管,进而减小开发成本。结合PSPICE仿真和实验调试,论文详细介绍了LLC串联谐振变换器工作原理,详细讨论了谐振参数、输入电压和负载对变换器性能的影响;根据参数设计步骤和特性分析,设计了LLC串联谐振变换器各组成电路;最后设计了24V/8A--200KHz的DC/DC电源模块,通过实验,其结果验证了该拓扑在全负载下均能实现软开关,效率高等良好特性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 存在的问题及解决方案
• 1.3 本论文的选题意义和主要工作
• 第2章 DC/DC变换技术的基本概况
• 2.1 DC/DC变换技术
• 2.1.1 硬开关技术
• 2.1.2 软开关技术
• 2.2 典型DC/DC变换拓扑分析
• 2.2.1 双管正激DC/DC变换器
• 2.2.2 ZVS移相全桥DC/DC变换器
• 2.2.3 不对称半桥变换器
• 2.2.4 串联谐振变换器（SRC）
• 2.2.5 并联谐振变换器（PRC）
• 2.2.6 串并联谐振变换器（SPRC）
• 第3章 半桥LLC谐振DC/DC变换器
• 3.1 主电路结构
• 3.2 半桥LLC谐振变换器的工作原理
• 3.2.1 开关频率等于谐振频率
• 3.2.2 开关频率小于谐振频率
• 3.2.3 开关频率小于谐振频率
• 3.3 半桥LLC谐振变换器特性分析
• 3.3.1 半桥LLC谐振变换器线性等效模型的建立
• 3.3.2 半桥LLC谐振变换器增益特性
• 3.3.3 半桥LLC谐振变换器阻抗特性
• 3.3.4 半桥LLC谐振变换器空载特性
• 3.3.5 半桥LLC谐振变换器短路特性
• 3.3.6 开关管的ZVS条件
• 3.4 半桥LLC谐振DC/DC变换器设计步骤
• 3.5 短路保护
• 第4章 半桥LLC谐振变换器的应用设计
• 4.1 半桥LLC谐振变换器的总框图
• 4.2 主电路设计
• 4.2.1 计算谐振参数
• 4.2.2 主电路主要元件选择
• 4.3 控制芯片及控制电路设计
• 4.3.1 控制芯片及特点
• 4.3.2 控制电路
• 4.4 实验结果及分析
• 4.4.1 功率MOS管的ZVS开通
• 4.4.2 谐振电流分析
• 4.4.3 输出纹波
• 4.4.4 软启动
• 4.4.5 关机掉电时间
• 4.4.6 整机效率测试
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录A 电源模块原理图
• 附录B 电源模块外观图