电动汽车用DC-DC变换数字LLC谐振控制技术研究(5)
(5) 就具体的应用领域电LLC谐振动汽车LLC谐振电路，提出LLC谐振变换器的电路设计方法，并进行试验，验证理论对于实践具有指导意义，提高现实中电路的工作效率。
第二章 LLC谐振变换器的工作原理和主要波形
LLC 谐振变换器是在传统的串联和并联LC谐振变换器的基础上改良产生的，它既吸收了串联谐振变换器谐振电容所起到的隔直作用和谐振槽路电流随负载轻重而变化，轻载时效率较高的优点，同时又兼具了并联谐振变换器可以工作在空载条件下，对滤波电容的电流脉动要求小的特点，是一种比较理想的谐振变换器拓扑。但由于它在传统串联谐振变换器的基础上增加了一个谐振元件，电路特性变得更为复杂。为了能设计出满足各种不同技术参数需要的LLC 谐振变换器，我们首先就要对其变换器特性进行一个具体的分析[9][10]。
2.1 主电路的结构
半桥式LLC谐振变换器的主电路结构如图2-1所示
图2-1 LLC谐振变换器主电路
从图中我们可以看出，电路的组成部分为：两个功率 MOSFET：Q1、Q2，Q1和Q2的占空比都是 0.5，采用固定死区的互补调频控制方式来进行控制。图中分别给出了Q1和Q2的体二极管DOSS1、DOSS2和寄生电容COSS1、COSS2；谐振电容Cr；中心抽头变压器，匝比为 n:1:1（Np：NS1：NS2），Lm是并联谐振电感，可以用变压器的励磁电感来实现；Lr是串联谐振电感，可以用变压器的漏感来实现；半桥全波整流二极管D1和D2；输出电容CO和负载RO。LLC 谐振变换器电路有两个谐振频率，一个是谐振电感Lr和谐振电容Cr的谐振频率，一个是Lm加上Lr与Cr的谐振频率。即：
在传统的串联谐振变换器（SRC）中，为了实现原边开关管的 ZVS，开关频率必须高于谐振回路的谐振频率。而 LLC 谐振变换器不仅可以工作在f> fs和f = fs的频率范围内，而且它还可以工作在fm < f<fs的频率范围之内。它的工作原理和主要波形将在下面的小节中详细分析[11][12]。
2.2 LLC谐振变换器的工作原理和主要波形图
2.21当f=fs时 ƒ=ƒs时LLC谐振变换器的主要工作波形
图 2.4 是f = fs时 LLC 谐振变换器的主要工作波形。其实f = fs是f m< f<fs的一种特殊情况。与f m< f<fs时相比，此时只有吹冰个工作阶段，没有了阶段3和阶段7。此时，谐振电流是一个纯正弦波，整流二极管
D1和D2中的电流是临界连续的。
2.22当f>fs时
ƒ>ƒs时LLC谐振变换器的主要工作波形
阶段1 此时Q1关闭，Q2开通，Cr和Ls产生谐振。电容Lp被短路，电容Lp的电压V（Lp)=-nVout。
二极管D2开通有电流流过，D1没有电流经过处于关断状态，D1两端电压V（D1）=-2Vout。输出的能量是由电容Cr和电感Ls提供的，当Q2关断是此阶段结束。
阶段2
Q2零电流关断，此时Q1和Q2都处于关断状态为死点，Cr、Ls和Lp谐振因此没有电流通过变压器，所以D1和D2关断且两端电压为零两端电压为零。通过Lp和Ls的电流钳制Coss2但不钳制Coss1直至V(Coss2）=Vin，二极管Q1被充电，能量从地端回到输入端。当V（Coss2）=Vin时Q1开通，实现零电压开通，此阶段结束。
阶段3
此时Q1开通Q2关闭，有电流流过D1，D1导通D2关闭V（D2）=-Vout。电感Lp被短路，V（Lp）=nVout.Ls和Cr产生谐振，电流经Q1流回Vin。当流经Ls的电流为零时此阶段结束。
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