一种基于数字控制的谐振变换器设计

作者：时间：2012-07-19来源：网络收藏

摘要：LLC谐振 变换器能以很小的工作频率变化，调节宽范围的输出功率，在全负载变化范围实现功率开关管的零电压开通和零电流关断。此处选取数字信号处理器(DSP)作为控制单元，设计了基于DSP的LLC谐振 变换器，并通过分析给出了实现数字PI控制的具体算法和系统软件设计。最后给出了模块样机的实验波形，验证了理论分析的正确性。
关键词：变换器；谐振；数字信号处理器

1 引言
近年来，LLC谐振变换器由于其简单、高效、软开关等特点得到广泛关注和研究。与传统谐振变换器相比，LLC谐振变换器兼备了串联谐振变换器和并联谐振变换器的优点，其输出调节范围宽，开关损耗小，能在全负载范围内实现ZVS开通。文献主要讨论了LLC谐振变换器的拓扑结构、工作性能和基波建模分析。
对于LLC谐振变换器，变频控制是主要的控制方法。通过调节开关管的工作频率，改变变换器的增益特性，从而在宽输入电压范围内满足增益要求。目前，对LLC谐振变换器的研究多采用模拟控制，但其存在一些固有缺点，与模拟控制相比，数字控制可以简化硬件电路，消除因离散元件造成的不稳定和电磁干扰，具有设计周期短、控制精度和灵活性高等特点。
鉴于LLC谐振变换器优越的性能和目前模拟控制的局限性，此处将数字控制和软开关技术相结合，利用TMS28027系列芯片完成电源的控制策略，对LLC谐振变换器进行数字控制研究。最后通过实验验证了理论分析的正确性和有效性。

2 LLC谐振变换器
图1示出LLC谐振变换器结构。两个功率MOSFET VQ1和VQ2构成半桥结构，其驱动信号均为占空比为0．5的PWM波，构成了互补信号。该变换器的研究目标是在330 V～390 V宽输入范围的电压下，维持输出电压恒定为48 V，额定功率为150 W，并且满载运行时，工作效率在94％以上。