LLC型串并联谐振半桥变换器（l6599变压器设计）

1、电路拓扑和工作原理

半桥LLC串并联谐振变换器电路结构如图1所示，VT1、VT2组成上下一对桥臂，C1、C2和VD1、VD2分别为MOS管VT1、VT2的结电容和寄生反并二极管，谐振电感Lr、谐振电容Cr和变压器激磁电感Lm构成谐振网络，Cr也起了隔直电容的作用。变压器副边为桥式整流，Co为输出滤波电容。

图1  半桥LLC型串并联谐振变换器拓扑

当变换器工作在fm《fs《fr频率范围内，用SABER软件进行仿真，主要波形如图2所示，UCr是Cr两端电压，Uds1为MOS管VT1漏-源电压，io为输出电流，ir和im分别为谐振电流和变压器原边激磁电流。

图2  额定负载下fm《fs《fr频率范围内主要仿真波形电路

工作可分为两个阶段：

（1）传输能量阶段：Lr和Cr上流过正弦电流且ir》im，能量通过变压器传递至副边；

（2）续流阶段：ir=im原边停止向副边传递能量，Lr、Lm和Cr发生谐振，整个谐振回路感抗较大，变压器原边电流以相对缓慢的速率下降。

通过合理设计可以使变压器原边MOS管零电压开通，副边整流二极管在ir=im时电流降至零，实现零电流关断，降低开关损耗。如上所述，变换器工作在fm《fs《fr频率范围内时较为有利。

2、参数设计

1）主电路参数设计

半桥LLC谐振电路是一非线性电路，在此先将其转换为一线性电路（如图3），采用基波法分析。推导得变换器直流增益Gdc为：

式中x为开关频率fs相对于谐振频率fr的归一化频率；n为变压器原副边匝比；系数k是Lr把Lm归一化的量，定义k=Lm/Lr;串联谐振电路品质因数为Q.

变换器能量传递主要由谐振网络从输入源侧传送到负载端，谐振网络是整个变换器设计的重点。而LLC谐振变换器各参数间关系及影响较两元件谐振变换器要复杂，需在初步确定各参数值的基础上再进行整体优化。