投影片1-南台科技大学知识分享平台EshareInfo.ppt

2004/06/10 RLC串聯諧振轉換器電路 LLC諧振轉換器電路 實測波形 圖1為半橋LLC諧振電路輸出功率達到500w(滿載)時，功率晶體上的電壓由圖中可以看到電壓為零時電流才上升，沒有交疊面積，表示達到零電壓切換，降低開關切換損失。圖2為輸出功率達到500w(滿載)時，二極體上的電壓與電流由圖中可以看到電流為零時電壓才上升，沒有交疊面積，表示達到零電流切換，降低二極體損失。 實測波形 圖3、圖4分別為負載275w、510w的波形，此時諧振頻率分別為106kHZ、100.5Khz，波形為輸出電壓、輸出電流、和諧振電流，由此可以觀測出諧振電流頻率隨著負載上升而下降，因而達到所要的輸出電壓。 南台電力電子研究室 2004/06/10 LLC系統之設計與研究 研 究 生：王敬超 指 導 教 授：蔡 明 村 老師 大 綱 摘要 電路架構 電路工作原理 實測結果 摘 要 為提升效率，本文採用LLC諧振電源轉換器架構，其具有ZVS、輸出整流二極體ZCS、高功率密度等等優點。 LLC諧振電源轉換器架構：利用半橋電路，外加諧振電容再搭配諧振電感與磁化電感組成LLC諧振電路。 輸入等效阻抗: Vi-Vo電壓增益為: 諧振頻率: 特性阻抗: 品質因數: ◎串聯諧振具有電壓增益不超過1之特性 負載變動示意圖 輸入變動示意圖 電壓增益曲線與頻率之關係 輕載Ra↑ ，Q ↓，M ↑ 為了維持輸出電壓穩定 頻率f2→f3， B點→C點 ◎ RLC串聯諧振轉換器可經由改變工作頻率調整輸出電壓 品質因數: Vin↑，M不變，Vo ↑ 為了維持輸出電壓穩定 頻率f2→f3， B點→F點 優點 零電壓切換、低切換損失 低電磁干擾 無輸出濾波電感、減少元件與損失 缺點 空載或輕載電壓調節能力較差 輸出為弦波形式，增加元件耐流規格 諧振槽元件 LLC諧振轉換器電壓增益曲線 fr1 fr2 區域 1: 與SRC類似.ZVS. 區域 2: Lm參與諧振. ZVS. Lower turn off loss. 為LLC主要工作區. 區域 3: 低於諧振頻率. ZCS.適用低電壓大電流 電壓增益為: 諧振頻率: 特性阻抗: 諧振電感與磁化電感比值: 品質因數: 電路工作原理 為了簡化分析，電路做以下假設： 所有開關元件皆為理想，導通時，視為短路；截止時，視為開路。 直流鏈電容Cdc與電感L均夠大，可將直流鏈電壓Vdc與直流電流Idc分別視為直流電壓源與直流電流源。 輸入電壓可視為一定值。 電路工作原理(續) 區域1(傳送能量區間) T=t0～t2: Q1 on ;Q2 off 輸入電壓對二次側提供能量 電路工作原理(續) 區域1(諧振區間) T=t2～t3: Q1 ,Q2 off Lr Cr 諧振 , Q2達成 ZVS ◎ ILr ILm , 切換時電流較大 ◎二次側電流連續 電路工作原理(續) 區域2(諧振區間) T=t0～t1: Q1 ,Q2 off Lr Cr 諧振 , Q1達成 ZVS ◎ |ILm||ILr| ◎對二次側提供能量 區域2(傳送能量區間) 電路工作原理(續) T=t1～t3: Q1 on ;Q2 off 輸入電壓對二次側提供能量 電路工作原理(續) T=t3～t4: Q1 on ;Q2 off ILm=ILr ◎不對二次側提供能量 ◎二次側ZCS 區域2(不傳送能量區間) 電路設計規格 輸入電壓範圍：380~420V 輸入額定電壓：400V 最大輸出功率：500W 輸出電壓：48V 輸出電流：0~10.6A 諧振頻率：100kHZ 切換頻率最大值：130kHZ: 圖1.功率晶體零電壓切換波形圖 圖2. 二極體零電流切換波形圖 圖3.負載275w 圖4.負載275w 謝謝指教 !! 南台電力電子研究室