基于UCD3138全数字LLC电动汽车充电电源模块的优化仿真设计(2)
（1）开关管器件在经过导通和关断两个状态时的损耗大，而且随着开关频率的提高，损耗也随之升高，这严重阻碍了开关器件向高频、小型和轻量方向的发展；
（2）开关器件工作在开关状态时，有着很高的dtdi和 dtdu，这将产生巨大的电磁干扰，使周围的电子器件工作受影响；
（3）开关管在经过导通和关断两个状态时可能产生的电压尖峰或者电流尖峰，极有可能导致电路中的开关器件的损坏[5]。相比之下，通过电感和电容器件产生的谐振，软开关技术能够实现开关管的波形调整，这将大大减少在开通和关断状态时产生的能量损耗。早期软开关技术的实现方式是采用有损缓冲电路，然而实际上只是将开关管中损耗的能量传递到缓冲电路中，变换器效率并没有提高。目前的软开关技术的实现方式是采用无损缓冲电路，能够显著提高变换器效率，并提高功率密度。软开关电路的根据调制方式的不同，可以分为以工作频率为调整对象的频率调制（PFM）控制与以驱动信号的宽度为调整对象的脉宽调制（PWM）控制。全谐振变换器（ResonantConverters，RCs）、准谐振变换器（Quasi-Resonant Converters，QRCs）和多谐振变换器（Multi-Resonant Converters，MRCs）都是频率调制的方式，电路简单且效率高，适用于负载和输入电压变化不大的应用。零开关 PWM 变换器（Zero Switching PWM Converters）和零转换 PWM 变换器（Zero transition PWM Converters）属于脉宽控制方式，这种控制方式适用于恒频工作模式，但是在输入电压变化比较大的时候，占空比的缺失的会影响到输出电压的稳定性，降低工作效率。软开关技术中的谐振型变换器能够通过电路中电感和电容元件的谐振使开关器件能够实现在零电压状态下的开通或零电流状态下的关断，能够有效抑制损耗。谐振电路中最为基本的电路拓扑是串联谐振电路 （Series Resonant Circuit， SRC） 和并联谐振电路 （Parallel ResonantCircuit，PRC），然而SRC 只能工作于降压状态，应用场合有限；PRC 由于谐振电容中始终存在着无功电流，变换器工作效率低。LLC 谐振变换器不仅能够工作在降压状态，还能够工作在升压状态。由于谐振回路的增益的变化在谐振点处与负载的变化无关，负载适用范围宽，使得 LLC 谐振电路得到广泛的应用[6-9]。LLC 谐振拓扑以其突出的优点被广泛地应用于各种领域，如电力电子、通信、航空航天、军事和能源等，随着中国开始大力推广电动汽车，电动汽车充电桩的研究开始兴起。大部分的电动汽车充电桩的单个充电模块基本由功率因数校正模块（简称 PFC 模块）和全桥 LLC谐振变换器模块组成，三相交流 220V 输入经过PFC 模块，使交流电变为直流电，然后送入负责变流的全桥 LLC 谐振变换器模块输入端。 LLC 谐振变换器应用在电动汽车充电桩中表现出大量优点，充分说明了这种电路拓扑具有很高的研究价值。现在各大电子器件生产厂家针对电路模块日益集成化的发展方向，推出了一系列的数字电源控制芯片， 其中 Texas Instruments 公司推出的UCD 系列芯片性能优异， 功能强大。
在 2012年第一季度推出的 UCD3138 芯片能够适应各种场合的应用。1.2 国内外研究现状和发展趋势在开关电源的发展过程中，出现了各种各样新型的元器件和不同的电路拓扑，随着现代电力电子技术的发展和高频开关器件的诞生，开关电源的工作频率逐渐提高，各式电子芯片的集成度日益提高，不同种类的电子元件的模块化趋势也越来越明显。大量的实验事实证明，通过提高开关频率能够减小装置体积，提高设备的功率密度和可靠性，并且能够降低开关噪声。因此，开关电源技术的发展与功率器件的研制水平息息相关，在 20 世纪 60年代，开关电源的工作频率仅仅只有几千赫兹，对开关器件和磁性材料性能的进行改进之后，开关电源的工作频率得到了提高，但是当频率不断地增大直到10KHz 时，变压器和电感等磁性元器件的工作频率到达一定值之后会产生剧烈的噪音，为了减小磁性元器件的体积和噪音，在 70年代，开关电源的工作频率提升到了20KHz，此时产生的噪音超出了人耳的听觉极限，使得开关电源被广泛的应用于各个领域，取代了传统线性电源的位置。在80 年代初，为了使开关电源能够满足航空航天和军事领域对电源体积更小，质量更轻，效率更高的要求，学者们的研究重点转向了谐振型变换器，通过谐振能够实现软开关，有效地减小在开通和关断状态时产生的能量损耗，使得开关频率能进一步提高，所以谐振型开关变换器得到了更深入的研究[10-12]。
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