PVC护栏厂家
免费服务热线

Free service

hotline

010-00000000
PVC护栏厂家
热门搜索:
行业资讯
当前位置:首页 > 行业资讯

LLC谐振变换器与不对称半桥变换器的对比

发布时间:2020-07-21 17:35:10 阅读: 来源:PVC护栏厂家

引言 随着开关电源的发展,软开关技术得到了广泛的发展和应用,已研究出了不少高效率的电路拓扑,主要为谐振型的软开关拓扑和pwm型的软开关拓扑。近几年来,随着半导体器件制造技术的发展,开关管的导通电阻,寄生电容和反向恢复时间越来越小了,这为谐振变换器的发展提供了又一次机遇。对于谐振变换器来说,如果设计得当,能实现软开关变换,从而使得开关电源具有较高的效率。 1两种变换器的工作原理

本文引用地址: 1.1不对称半桥变换器

图1和图2分别给出了传统的不对称半桥变换器的电路图和工作波形。图1中包括两个互补控制的功率mosfet(s1和s2),其中s1的占空比为d,s2的占空比为(1-d);隔直电容cb,其上电压作为s2开通时的电源;中心抽头变压器tr,其原边匝数为np,副边匝数分别为ns1和ns2;半桥全波整流二级管d1和d2;输出滤波电感ld,电容cf。 不对称半桥(ahb)变换器的稳态工作原理如下。 1)当s1导通s2关断时,变压器原边承受正向电压,副边ns1工作;二极管d1导通,二极管d2截止; 2)当s2导通s1关断时,隔直电容cb上的电压加在变压器的原边,副边ns2工作,二极管d1截止。 图2中n1=np/ns1,n2=np/ns2,且n1=n2=n。通过对电路的分析,可以得到传统不对称半桥变换器占空比d的计算公式

1.2llc谐振变换器

图3和图4分别给出了llc谐振变换器的电路图和工作波形。图3中包括两个功率mosfet(s1和s2),其占空比都为0.5;谐振电容cs,副边匝数相等的中心抽头变压器tr,tr的漏感ls,激磁电感lm,lm在某个时间段也是一个谐振电感,因此,在llc谐振变换器中的谐振元件主要由以上3个谐振元件构成,即谐振电容cs,电感ls和激磁电感lm;半桥全波整流二极管d1和d2,输出电容cf。 llc变换器的稳态工作原理如下。 1)〔t1,t2〕当t=t1时,s2关断,谐振电流给s1的寄生电容放电,一直到s1上的电压为零,然后s1的体二级管导通。此阶段d1导通,lm上的电压被输出电压钳位,因此,只有ls和cs参与谐振。 2)〔t2,t3〕当t=t2时,s1在零电压的条件下导通,变压器原边承受正向电压;d1继续导通,s2及d2截止。此时cs和ls参与谐振,而lm不参与谐振。 3)〔t3,t4〕当t=t3时,s1仍然导通,而d1与d2处于关断状态,tr副边与电路脱开,此时lm,ls和cs一起参与谐振。实际电路中因此,在这个阶段可以认为激磁电流和谐振电流都保持不变。 4)〔t4,t5〕当t=t4时,s1关断,谐振电流给s2的寄生电容放电,一直到s2上的电压为零,然后s2的体二级管导通。此阶段d2导通,lm上的电压被输出电压钳位,因此,只有ls和cs参与谐振。 5)〔t5,t6〕当t=t5时,s2在零电压的条件下导通,tr原边承受反向电压;d2继续导通,而s1和d1截止。此时仅cs和ls参与谐振,lm上的电压被输出电压箝位,而不参与谐振。 6)〔t6,t7〕当t=t6时,s2仍然导通,而d1和d2处于关断状态,tr副边与电路脱开,此时lm,ls和cs一起参与谐振。实际电路中因此,在这个阶段可以认为激磁电流和谐振电流都保持不变。 通过上面的详细分析,对这两类软开关型变换器的工作原理及其特性有了一定的了解,下面将对它们之间的差异进行比较,进一步加深对它们的认识。

2两种变换器差异的对比 虽然不对称半桥变换器和llc谐振变换器都是软开关型变换器,但是,两者有本质的区别。不对称半桥变换器是pwm型的,而llc谐振变换器是谐振型的,因此,它们在控制方法、副边整流管的电压应力、原边的电流应力等方面有很大的差异,下面将对这些差异进行详细分析。

2.1控制方法的对比 不对称半桥变换器通过调节开关管的占空比来调节输出电压,图5给出了在不同的输入电压下的占空比变化情况,从图5可以看出当输入电压变化范围比较大时,开关管的占空比变化范围也比较大,因此,不对称半桥变换器的掉电维持时间特性比较差。

与不对称半桥变换器相比,llc谐振变换器是通过调节开关频率来调节输出电压的,也就是在不同的输入电压下它的占空比保持不变,因此,与不对称半桥相比,它的掉电维持时间特性比较好,可以广泛地应用在对掉电维持时间要求比较高的场合。

2.2副边整流管电压应力的对比

通过对不对称半桥变换器工作原理的分析,可以得到副边二极管上的电压应力的计算方法如式(2)及式(3)所示,这样当输入电压变化时,就可以了解副边二极管电压的变化情况。图6给出了输出电压为48v时副边整流管上电压变化情况。当输入电压比较高时,d2上的电压比较高,因此,d2必须选用耐压等级比较高的二极管,这样就会增加电路的损耗。

相同条件下,llc谐振变换器中副边二极管上的电压应力比不对称半桥变换器小很多,因为,在llc谐振变换器中副边二极管上的电压应力是输出电压的2倍,如图7所示。因此,在llc谐振变换器中可以选择耐压比较低的二极管,从而可以提高电路的效率。

2.3副边二极管的开通对比 从对不对称半桥变换器的分析可知其副边二极管是硬开通,损耗比较大;而从对llc谐振变换器的分析可知其副边二极管是零电流开关,损耗比较小,这样就可以提高变换器的效率。

2.4其他方面 首先,在不对称半桥变换器中上下开关管的占空比是互补的,因此,不对称半桥变换器中的变压器有直流偏置现象;而在llc谐振变换器中上下开关管的占空比是相等的,因此,llc谐振变换器中的变压器没有直流偏置现象。 其次,llc谐振变换器是通过调开关管的工作频率来调节输出电压,因此,对于llc谐振变换器来说,要实现同步整流控制比较复杂;而不对称半桥变换器是通过调开关管的占空比来调节输出电压,因此,对于不对称半桥变换器来说,要实现同步整流控制比较简单。

另外,通过对llc谐振变换器的分析,可知其电流应力比较高;而在不对称半桥变换器中电流应力比较低。

3结语 通过对不对称半桥变换器和llc谐振变换器的分析和研究,对它们的控制方法,副边整流管电压应力和副边开通等进行的对比,可以知道llc谐振变换器更能适合电源对高频和高效率的发展需求。

济南双眼皮

哈尔滨隆鼻修复

上海牙齿矫正医院

济南面部填充