宽电压输入半桥型LLC谐振变换器：设计与实验分析

"本文详细探讨了宽电压输入半桥型LLC谐振变换器的设计与实验，采用脉冲频率调制(PFM)控制技术，确保在全输入电压范围内，初级开关管实现零电压开通(ZVS)和次级二极管零电流关断(ZCS)，以提高变换器效率。通过理论计算和增益曲线分析，设计了一款100W的变频半桥LLC谐振变换器样机，实验结果显示最大效率高达93.95%。" 在电源转换领域，半桥型LLC谐振变换器因其高效和简洁的拓扑结构而备受关注。对于宽电压输入的应用，传统的脉冲宽度调制(PWM)控制可能导致开关管占空比过大，增加损耗。因此，该文提出了采用PFM控制，这样可以保持开关管的占空比恒定在0.5，避免了占空比的大幅度变化，同时也提升了开关频率，有助于缩小变换器的体积和减轻重量。 文章深入研究了LLC谐振变换器的工作机制和软开关特性。LLC谐振变换器拥有两个谐振频率，分别由Lr和Cr以及Lr、Cr和Lm共同产生。当工作频率位于特定区间时，可以实现ZVS和ZCS，这有助于减少开关损耗和提高效率。通过对谐振参数的精心设计，可以优化变换器性能，例如调整Lr、Cr和Lm的值，以确保在宽电压输入范围内始终能实现ZVS和ZCS。 在设计过程中，作者通过理论数学推导，分析了这些谐振参数对电源输出特性的影响。同时，利用增益曲线进行分析，确定了最佳工作点，以达到最佳效率。实际制造的100W变频半桥LLC谐振变换器样机验证了这种设计理念的正确性，其表现出的高效率证明了参数设计的有效性。 此外，样机的损耗分析也得到了详细的关注，这为进一步的优化提供了依据。通过对各部分损耗的量化，可以明确了解哪些组件是主要的损耗源，从而在未来的优化设计中优先考虑降低这些损耗。 本文提供了一个全面的视角来理解半桥型LLC谐振变换器的设计原则，特别是在宽电压输入条件下的工作特性。采用PFM控制的LLC谐振变换器不仅能实现高效的能量转换，而且具有良好的软开关性能，对于电源转换领域具有重要的实践意义。通过理论与实践的结合，为未来类似的变换器设计提供了有价值的参考。