1.5 谐振变换器改进型

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我们前面介绍了 谐振变换器的基本原理设计和应用 接下来我们会介绍如何改进谐振拓扑 来实现谐振变换器 效率和体积进一步优化 下面我们来看一看 如何把谐振网络和整流网络整合在一起 来实现一些更优化的设计 这里以一个三元拓扑为例来说明 它也是有两个电感和一个电容组成 我们之前提到过 这种类型的谐振网络 LLC 有相同的增益特性 我们姑且把这个结构叫做 CLL 这里有一个谐振电感 如果我们尝试把这个电感 放到后面的整流桥之后 那么我们就得到下面这个电路 这样做的一个好处是 可以把这个电感量大大减小 因为原边的谐振电感 等效于输出电感乘以匝比的平方 所以电感的体积也会相应的减小 并且还能提高效率 我们来看看它是如何提高效率的 这里我们以 LLC 谐振变换器作为对比 左边的波形是 CLL 的工作波形 假设 CLL 上的谐振电容上的电流 等于 LLC 谐振电感上的电流 就是这两个电流是相等的 可以看到这两个电流在一个周期内 都是从负到正的交流电流 如果把电感放在原边 它的磁通变化量 ΔB 就会比较大 如果电感放在整流网络之后 从它的副边电流波形可以看出 当开关频率低于谐振频率 流过上面的电流的频率会加倍 但是磁通变化量只有原来的一半 当开关频率高于谐振频率 电感上的交流纹波会减小的更多 交流损耗自然也会更小 我们可以通过有限元仿真 来快速了解在同样的输入和输出条件下 LLC 和 CLL 谐振电感上的 损耗会是什么样子 在该仿真中我们两个电感 都采用 EE19 的磁芯 磁芯材料为 3C95 对于 LLC 电感 我们采用 24 匝 感量为 73uH ECR 是 31.5 毫欧 而对于 CLL 电感 由于我们不需要那么大的电感 匝数也会比较少 所以我们可以用多股并联的方式 来减少它的 ECR 这两个电感电路中的作用 实际上是等效的 虽然 CLL 电感的 ECR 会小很多 但是它上面的流过的电流有效值 远远大于 LLC 的谐振电感上面的电流 所以理论上它们的铜损并不会差太多 仿真结果看出 当开关频率低于或等于谐振频率的时候 CLL 和 LLC损耗差不太多 但是当开关频率高于谐振频率的时候 CLL 的磁损明显低于 LLC 的磁损 铜损上看也是一样的 总的损耗差不多降低了 0.88 瓦 这里我们做了两个参考设计 来验证前面的分析 两个设计的参数基本一样 除了谐振电感 中间这个图是两个 实际采用的电感的对比 可以看到右边的 LLC电感 体积差不多是左边 CLL 电感 体积的五倍大 右边这两个是 两个变换器的一个效率曲线 LLC 的效率基本上与输入电压无关 最高效率达到 94.7% 而 CLL 的峰值效率可以达到 95.7% LLC 高出一个点 所以采用 CLL 谐振变换器 可以提高效率并且减小体积
课程介绍 共计7课时,34分56秒

2018 PSDS 研讨会系列 - (1) 谐振变换器拓扑综述

变换器 2018 PSDS 研讨会系列 谐振

从2元和3元谐振拓扑基础开始,本课程将介绍谐振拓扑的关键特性,分析方法,控制挑战和设计考虑事项。 三个设计实例展示了具有高开关频率(〜1 MHz)或宽输出电压调节范围(2至1个输出电压调节水平)的谐振拓扑性能。 本次会议还介绍了一种新型谐振拓扑结构CLL谐振转换器,与传统的LLC串联谐振转换器相比具有尺寸和效率的优势。 最后,本课程为如何为各种应用选择最佳谐振拓扑提供指导。
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