LLC型串并联谐振半桥变换器：拓扑与参数设计

LLC型串并联谐振半桥变换器是一种先进的电力电子开关电路，其设计和工作原理主要涉及电路拓扑、谐振网络和参数优化。该电路由VT1和VT2组成的桥臂、结电容C1和C2、寄生反并二极管VD1和VD2、谐振电感Lr、谐振电容Cr以及变压器Lm构成。其工作原理关键在于通过控制频率范围（fm < fs < fr）实现能量传输和续流阶段的高效操作，利用SABER软件进行仿真，确保在特定频率下，能实现MOS管零电压开通和零电流关断，从而减少开关损耗。 电路的工作流程包括两个主要阶段：在传输能量阶段，正弦电流通过Lr和Cr，能量通过变压器传递到副边；而在续流阶段，当ir = im时，原边停止能量传输，电路进入谐振状态，变压器原边电流以较慢速度下降。变压器的主电路参数设计至关重要，例如选择变压器的原副边匝比n，通常需要考虑轻载下的直流增益要求。通过基波分析，可以推导出直流增益Gdc与开关频率、变压器比值k（Lm/Lr）以及串联谐振电路的品质因数Q之间的关系。设计过程中，首先基于电压增益和工作频率选择n，然后在保证Uin的最大值和空载条件下的Uo要求下确定k值。随着频率的变化，Gdc会呈现先增后减的趋势，而Q值的增加会导致最大直流增益减小，拐点频率相应提升。 参数优化时，需要综合考虑各种因素，如电路的非线性特性、谐振网络的性能以及器件的特性限制，以达到最佳的效率和性能指标。因此，设计者需要对LLC谐振变换器的各个参数进行细致的计算和调整，以确保在满足系统需求的同时，最大限度地减小损耗和提高变换效率。这种设计方法在电源系统，特别是高效率、高功率密度的开关电源设计中被广泛应用，对于实现绿色、智能的电力电子设备具有重要意义。