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LLC谐振电路的拓扑结构与电路仿真

2023-11-20 09:13| 发布者: 闪电| 查看: 12| 评论: 0

摘要: 目录1、半桥LLC谐振电路1.1 半桥LLC谐振电路的工作模态1.2 电路仿真2、全桥LLC2.1 全桥LLC的工作模态2.1.1 第一个频段:2.1.2 第三个频段:2.2 仿真3. 半桥LLC+同步整流3.1 仿真本周真像是要量产小文章啊……今天接 ...


2、全桥LLC

全桥LLC的拓扑结构如下:

和上面半桥LLC的区别是,谐振电路的输入端是一个H桥全桥电路。

2.1 全桥LLC的工作模态

全桥LLC电路同样分为三种情况。第一个频段是f_m<f_s<f_r。第二个频段是f_s=f_r,第三个频段是f_s>f_r。详见参考文献[1]。

2.1.1 第一个频段f_m<f_s<f_r

主要器件的信号波形如下:

 

频段A内电路的工作模态
工作模态1:t0-t1工作模态5:t4-t5
工作模态2:t1-t2工作模态6:t5-t6
工作模态3:t2-t3工作模态7:t6-t7
工作模态4:t3-t4工作模态8:t7-t8

 

 

 

2.1.2 第三个频段f_s>f_r

主要器件的信号波形如下:

 

 

频段C内电路的工作模态
工作模态1:t0-t1工作模态4:t3-t4
工作模态2:t1-t2工作模态5:t4-t5
工作模态3:t2-t3工作模态6:t5-t6

 

f_s=f_r时在这里不介绍了。

2.2 仿真

同样,仿真软件使用PSIM9.0

开关频率80KHz:

开关频率100KHz:

开关频率120KHz:

开关频率170KHz:

开关频率200KHz:

开关频率230KHz:

仿真结果显示,三角载波由80KHz上升到250K,输出电压呈现下降趋势。

 

3. 半桥LLC+同步整流

拓扑如下:

在参考文献[2]中,设计的服务器电源的LLC拓扑就是本拓扑。全桥拓扑中,变压器的原边电路中,电容C2和二极管D2都是MOS管Q2所内置的;电容C4和二极管D4都是MOS管Q4所内置的。

本拓扑中的变压器原边中,使用了两个谐振电容和两个二极管,分别替代全桥LLC中的MOS管Q2和MOS管Q4。

同时,本拓扑中,变压器的副边,比传统的LLC拓扑,移动了一下元器件的位置。并采用同步整流以降低二极管的开关损耗。

参考文献[2]中介绍大的是一款效率符合Titanium(钛金级)标准的电源。但是没具体介绍单片机实现的方式。另外找到了一款符合Platinum(铂金级)标准的电源请见参考文献[3]。主要是后者这款,具有部分数字化逻辑框图。

电路的硬件连接方式如下图:

所需要采集的信号量为:1、谐振电感的电流;2、负载电压;3、负载电流;4、变压器中心抽头的电压。

 

3.1 仿真

先做开环仿真验证系统是否可行:

仿真步长Time step = 1e-7;仿真总时间total time = 0.1;

LLC中,Lr=20uH;Lm=20uH;两个都是Cr=0.1uF;负载侧PI型滤波器中,两个滤波电容C=470uF,滤波电感20uH;负载电阻为120欧姆。

输出电压:

 

 

 

 

参考文献1:LLC谐振变换器在电力电子变压器中的应用研究_陆玉

参考资料2:《Infineon-ApplicationNote_EvaluationBoard_EVAL_1K6W_PSU_G7_DD-AN-v01_01-EN.pdf》跳转页面

参考资料3:《Infineon-Application_note_evaluation_board_EVAL_800W_PSU_3P_P7-AN-v01_00-EN.pdf》跳转页面

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