移相控制的LLC变换器轻载增益研究

摘要

传统的LLC谐振变换器为适应负载宽范围变化常采用变频控制策略,但存在调频范围过宽、限制感性元件设计、造成了额外的损耗等问题。因此采用变频移相控制方法以缩小调频范围,能够较好地实现原边开关管零电压开关ZVS(zero-voltage switching)及副边整流二极管零电流开关ZCS(zero-current switching),但由于滞后臂与超前臂的出现,在轻载工况下额外增加了死区时间Td内实现ZVS分析的难度。通过对电路工作波形的分析,继承了传统分析方法中对电路工作波形优化处理的思想,在满足ZVS实现的前提下,结合时域分析法进行了死区时间对输出电压增益影响规律的相关研究。通过对电路工作波形进行理想化处理,考虑开关管寄生电容参与的充放电过程,结合死区时间内ZVS临界实现条件,建立了增益G受移相占空比D、死区时间Td以及开关频率fs等参数的影响函数关系,最终划定出既考虑死区时间影响,又满足给定增益要求下的最优移相占空比与死区时间。通过设计额定输入200 V、额定输出160 V、输出5%额定负载的仿真样机与实验样机,验证了所提研究方法的有效性。