串并聯(lián)諧振變換器的技術介紹
諧振網(wǎng)絡通常由多個無源電感或電容組成,由于元件個數(shù)和連接方式上的差異。常見實用的諧振變換器拓撲結構大致分為兩類:一類是負載諧振型,另一類是開關諧振型。負載諧振型變換器是一種較早提出的結構,注重電源電壓轉(zhuǎn)換比特性的改善。按照諧振元件的諧振方式可分為串聯(lián)諧振(也稱為串聯(lián)諧振試驗裝置)變換器、并聯(lián)諧振變換器以及兩者結合產(chǎn)生的串并聯(lián)諧振變換器。
串聯(lián)諧振:由于是串聯(lián)分壓方式,其直流增益總是小于1,類似BUCK變換器。輕載時為穩(wěn)住輸出電壓,必須提高開關頻率,在輕載或空載的情況下,輸出電壓不可調(diào),輸入電壓升高使系統(tǒng)的工作頻率將越來越高于諧振頻率。而諧振頻率增加,諧振腔的阻抗也隨之增加,這就是說越來越多的能量在諧振腔內(nèi)循環(huán)而不傳遞到副邊輸出;但在負載串聯(lián)諧振中,流過功率器件的電流隨著負載變輕而減小,使通態(tài)損耗減小。
并聯(lián)諧振:輸出端可以開路但不能短路,會損壞諧振電容,并且過大的原邊回路電流對開關器件及電源都會產(chǎn)生沖擊;輕載時,不需通過大幅改變頻率來穩(wěn)住輸出電壓。與串聯(lián)諧振相比變換器工作范圍更大,可工作至空載;當輕載時輸入電流變化不大,開關管的通態(tài)損耗相對固定。在輕載時的效率比較低,較為適合工作于額定功率處負載相對恒定的場合。
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傳統(tǒng)的 LC 串聯(lián)諧振開關電源為了實現(xiàn)小型化,被迫提高其工作頻率,以減小濾波電感和開關變壓器的體積,但頻率的提高卻使開關損耗增加而效率下降,且開關噪聲變大。
LLC串聯(lián)諧振變換器主要采用電流諧振、只在開關從 ON 到 0FF 及 OFF 到 ON 期間是電壓諧振。其開關波形為正弦波,因而在給開關元件加上電壓時,不會流過大電流;而且利用開關元件的寄生電容實現(xiàn)零電壓開關 (ZVS) ,可制成高頻、gaoxiao及噪聲極低的變換器。
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