劉曉峰

摘 要：為了解決一些現有問題，提出一種雙諧振腔LLC諧振變換器，通過將兩路變壓器的次級用均衡電路連接在一起，實現了較好的均流及功率均衡的特性。分析了變換器的工作原理，建立了變換器的穩(wěn)態(tài)模型，分析了均衡電路的工作原理，并且通過仿真和實驗進行了驗證。

關鍵詞：變換器;雙諧振腔;均衡電路

1 引言

本文提出一種兩路并聯的雙諧振腔LLC諧振變換器，通過在兩路變壓器的次級連接一個均衡電路，均衡兩路的輸出電壓增益，實現兩路變換器的均流輸出，達到輸出功率均衡的目的。首先介紹了變換器的工作原理，并且分析了其穩(wěn)態(tài)模型，接著分析了均衡電路的工作原理，最后通過仿真和實驗驗證了此均流方案的有效性。

2 工作原理分析

2.1 變換器的電路拓撲結構

在理想情況下，tankl與tank2的參數完全一致。但諧振元器件在實際加工過程中存在工藝誤差，導致其參數不能完全一致。因此，兩個諧振腔對應的諧振頻率不相等，計算公式為：

fr= （1）

Ai=l/[2irV（Lrl+Ami）Crl]（2）

/2=l/（2irV^CT）（3）

R=1/[2W（歸+3G ]（4）

式中：fr分別為tankl的高頻諧振點和低頻諧振點，fm分別為tank2的高頻諧振點和低頻諧振點。

在實際應用中，為了保證良好的軟開關特性，通常將變換器的工作頻率設計在高頻點和低頻點之間。對于所提變換器而言，其工作頻率范圍取為兩個諧振腔工作頻率的交集，周期與負半周期的工作狀態(tài)類似，故這里只分析半個周期的工作狀態(tài)。

階段1 V2，V3驅動信號為高電平，電高頻軟開關電路。電流流過V2，V3，t0時刻與與蔚Ic相等，流經整流管VD6的電流自然過零關斷，諧振腔tankl次級整流管實現ZCSO此時段內，整流管VD8保持導通 狀態(tài)，歸被G箝位，膈線性遞增。又由于晶不再被G箝位，TX1的電壓逐漸減小&從心點流向b點，G充電。

階段2V?V3驅動信號保持為高電平，電流流過V2，V3，該區(qū)間內總諧振電流與總勵磁電流相等，即y+y等于姑+訪。在?，時刻流經vd8的電流自然過零關斷，tank2的次級整流管實現ZCSO在階段2內，整流管VD廣VDg處于反向截止狀態(tài)，系統(tǒng)不向負載輸出能量。此時段內&從a點流向b點，但其值逐漸減小，因此，弓仍然保持充電狀態(tài)并且趨于峰值。

階段3（t2～t3）可分為兩個階段，即階段31和階段32。在?2時刻，V2，V3關斷，總諧振電流祐+姦對V2，V3的寄生電容充電，同時對V.V4的寄生電容放電，階段31持續(xù)到V|～V4的寄生電容充放電結束，此階段過程非常短暫。階段32為第2個階段，即二極管續(xù)流階段。當V|～V4的寄生電容充放電完全時，諧振電流開始流過V|，V4的體二極管，此階段內，V.V4的漏源電壓接近為零，為下 一階段的V"的零電壓開通創(chuàng)造了條件。

階段4（t3～t4）時刻Vi和V導通，V2和V3關斷，TX1和TX2的電壓反向。此時，VD）導通，vd6～vd8的體二極管處于反向截止狀態(tài)。此時段內，tank2無能量輸出，Lm被次級輸出電容箝位，TX1上的電壓幅值近似等于輸出電壓。而此階段內，TX2的電壓小于TX1的電壓，由于均衡電路G的電流從a點流向6點的電壓逐漸升高。并且隨著TX2電壓增加訃也在逐漸減小，在金時刻接近為零，此時意味著兩個變壓器電壓近似相等。

階段5（t4～t5）時刻VD導通，歸開始被次級輸出電容箝位，此刻tank2開始向負載傳輸能量。此時段內V“V4保持導通狀態(tài)，VD5，VD6導通川在%時刻逐漸反向增大，其作用是平衡兩個諧振腔的輸出電流。此階段內兩個諧振腔的諧振 電流均呈現為正弦變化。

3 實驗驗證

情況進行了實驗，實驗平臺元器件主要參數：選用IPW65R080CFD型MOSFET，Lrl=?l2=（12±5%） |iH，Gi=C2=（220±5%）nF，匾=?皿=（80±5%） |xH，Cj=110仃，戰(zhàn)站25。，變壓器變比e=1.056：1。

經過分析，無論Rm=25Ω還是R心=35Ω，變換器的輸出功率都能平均分配至兩個諧振腔。當正皿=25Ω時，輸出功率為1600W，根據實驗測得弟平均值為3.9744A，為平均值為4.0854A，此時人=0.4893。當R心=35Ω時，輸出功率為1143W，根據實驗測得祐平均值為2.8075A，為平均值為3.009A，此時A =0.4733。

當均衡電路存在時，變換器的效率曲線，可見，在不同負載狀態(tài)下，變換器的效率T均大于95%，當輸出功率為1600W時，變換器的工作效率為96.41%，這說明該變換器既能夠實現良好的均衡特性，又能夠保證優(yōu)異的運行效率。

4 結論

對所提雙諧振腔LLC拓撲進行了系統(tǒng)的分析，建立了該變換器的穩(wěn)態(tài)模型，分析了其均流效果。通過實驗驗證得岀：該變換器具有良好的均流效果，其結構簡單，控制方便，并且具備傳統(tǒng)LLC 變換器的軟開關特性。

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