半桥LLC谐振变换器：设计、仿真与直流特性分析

"SRC的直流特性曲线-半桥LLC谐振变换器设计与仿真" 本文主要探讨了半桥LLC谐振变换器的设计与仿真，其中重点分析了串联谐振变换器（SRC）、并联谐振变换器（PRC）以及串并联谐振变换器（SPRC）的技术特点和直流特性曲线。这些谐振变换器因其能够实现软开关，降低开关损耗，提高效率而备受关注。 1. 谐振变换器技术 谐振变换器的核心在于电流或电压的周期性过零，通过这种方式实现软开关。主要的谐振变换器类型包括SRC、PRC和SPRC（LLC）。其中，SRC和PRC分别通过串联和并联的电感电容实现谐振，而SPRC是两者的结合，具有更复杂的特性。 1.1 SRC（串联谐振电路） SRC的特点是电感与电容串联，其直流特性显示： - 当开关频率fs大于谐振频率fr时，开关管Q可实现零电压开关（ZVS）。 - 在轻载条件下，为了保持输出电压稳定，需要大幅度改变fs。 - 输入电压Vin增加时，通过增大fs来维持输出电压不变，但会导致谐振腔阻抗增大，循环能量增多，对半导体器件造成更大的应力。这可能导致轻载调整率高、高谐振能量以及高输入电压时的大关断电流问题。 1.2 PRC（并联谐振电路） PRC的直流特性表明： - 当fs大于fr时，也能实现软开关。 - 在轻载时，输出电压保持不变所需的fs变化较小，相对SRC更为稳定。 - Vin增加时，fs增大以保持输出电压不变，但循环能量仍大，尤其是在轻载时，较高的关断电流会导致较大的关断损耗。相比于SRC，PRC在轻载时频率变化较小，有利于输出电压稳定。 1.3 SPRC（串并联谐振电路 - LLC形式） LLC电路有两个谐振频率fr1和fr2（fr2<fr1）。其直流特性显示： - 当fr2<fs<fr1时，MOSFET工作在零电流开关（ZCS）状态，ZVS模式的开关损耗小于ZCS模式。 - 为了实现ZVS，fs需要大于fr1，但这样未充分利用低频谐振点。双谐振网络的利用可以在一定程度上实现ZVS，同时优化直流特性曲线。 不同类型的谐振变换器各有优劣，适用于不同的应用场景。在设计半桥LLC谐振变换器时，需要综合考虑其直流特性曲线，优化参数以平衡效率、开关损耗、负载调整率和器件应力等多个因素。通过仿真工具如Saber进行分析，可以帮助工程师更精确地理解和改进变换器的设计，以满足特定的功率转换需求。