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三相交错式LLC谐振转换器设计

作者:时间:2012-05-28来源:网络收藏

串联(SRC)自问世以来由于其特殊的性能表现,使其成为非常普遍的拓,特别是其效率和功率密度远远优于其它的DC-DC拓。然而,由于它不包含电感输出滤波器,而在输出级仅需一个电容滤波器,因而不可避免地会在输出电容产生高纹波电流。因此,-SRC可作为高电压和低电流的理想应用,如PDP持续电源。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/177127.htm

  当然,它也适用于中电压和中电流应用,如LCD电源,但必需在输出级使用许多并联的极低ESR电容器,以减少输出纹波电压,以及输出电容的电流应力。由于输出电容的高纹波电流可能导致输出电容煺化,并降低DC-DC的使用寿命,最近新开发的两相 DC-DC转换器,可望显着地减少输出电容中的输出纹波电流。

  理论上,两相作业的输出纹波电流大约为传统转换器的1/5。然而,这并不足以用于极高电流应用,如电动汽车的功率转换器、电池充电器或伺服器电源等等。

  本文在此提出一种新型叁相式LLCDC-DC转换器。该转换器包含叁个普通LLCDC-DC转换器,每个转换器分别以π/3相位差运作。因此输出电容的纹波电流得以显着减小,并且延长转换器的使用寿命。为了确保所提出转换器的有效性,本文使用1kW(12V/84A) DC-DC转换器塬型进行试验,并展示测试结果,结果证明在低电压和高电流输出条件下该方案的有效性。

  本文提出的电路架构:叁相交错式LLC-SRC的电路图以及等效单相运作的电路图,如图1所示,理论波形如图2所示。两种谐振电路的组成依照负载状态:一种是无负载下由Lr、Lm、和Cr组成,另一种是大量负载下由Lr和Cr组成。因此,需要针对两种不同的谐振频率分别依照以下公式进行分析:

  

  图1: 叁相交错式LLC-SRC。

  

  品质因数(Qs)由以下公式导出:

  

  (3)

  在此处,n=N1/N2,Zr1为fs=fr1时的特性阻抗,Ro=Vo/Io。如果开关频率低于第一个谐振频率fr1时,次级整流器可以进行软换向,那么,反向恢退鸷脑蚩梢院雎浴T诘偷缪垢叩缌饔τ锰跫下输出电容的纹波电流ΔIc将会极高。我们假设Imax - Imin = ΔIc。那么,纹波电流的比例可按以下公式确定:

  

  (4)

  当开关频率fs = fr1,输出电流Io由以下公式导出:

  

  (5)

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