同步整流技术在Z源全桥变换器中的应用

Z源全桥DC/DC变换器调制信号中的直通零状态导致变压器初级电流不能充分谐振,逆变MOSFET开关损耗和整流二极管导通损耗使得电路工作效率很低.将直通零状态设置在滞后桥臂调制信号的移相角中,保证逆变MOSFET零电压关断,并利用同步整流技术减小整流二极管导通损耗.通过实验对比二极管整流与同步整流时的变换器效率,验证了原理的可行性.     

二极管反向恢复时间对LLC变换器性能的研究

LLC谐振变换器的最大优点是利用自身的谐振特性同时实现主开关管与次级整流二极管的软开关。从变换器整流二极管反向恢复时间出发,介绍了一种延长谐振槽路三元件共同谐振时间的方法,使得变换器工作于第二谐振区域时,二极管在交替导通间隔期间得到充分反向恢复,以降低反向恢复损耗。根据该参数优化的方法制作了一台额定功率210 W的半桥LLC谐振变换器样机,并通过实验验证了理论分析的可行性。     

GaN器件的高效率高功率密度LLC谐振变换器的优化设计

针对通信电源设备高效率、高功率密度的发展趋势,使用新型功率器件GaN作为LLC谐振电路的主功率器件,可以在较高的开关频率下提高电路的效率和功率密度。在分析LLC谐振变换器的开关过程和建模的基础上,利用LTspice仿真软件对LLC谐振网络参数进行仿真分析,优化了原边开关器件死区时间,改进了谐振参数设计和变压器绕组设计,使用高频同步整流驱动芯片TEA1795T减小了同步整流管导通损耗,提升了效率。基于此,设计并研制了一台基于GaN器件的LLC谐振变换器样机,样机功率密度可达到8.1 W/cm3,1/4以上负载时效率在97%以上,峰值效率可达到97.9%,达到了高效率、高功率密度的设计要求。实验结果验证了所提方案设计的可行性。     

非对称半桥LLC谐振变换器同步整流数字设计

主要针对非对称半桥LLC谐振型变换器同步整流技术的数字化控制进行设计。由于工程应用中要求原边电流进行软件保护,因此在不增加额外电流互感器且满足工程需求的情况下,提出基于原边谐振电流和输出电压控制副边同步整流管导通时间的控制策略,有利于效率的提升,并给出了详细的时域分析。最后搭建了基于FPGA的300 W实验样机,实验结果表明,样机整机效率达到了92.1%。     

电荷控制LLC谐振变换器分析与设计

针对电压型控制LLC谐振变换器动态响应速度较慢的缺点,研究了基于电荷控制的LLC谐振变换器。与电压型控制LLC谐振变换器相比,电荷控制LLC谐振变换器具有快速的动态响应速度,且无需压控振荡器,简化了控制器的设计。此外,电荷控制LLC谐振变换器还保持了LLC谐振变换器的软开关特性,即初级开关管的零电压导通(ZVS)和整流二极管的零电流关断(ZCS)。详细分析了电荷控制LLC谐振变换器的工作原理及关键参数的设计原则,最后通过实验验证了理论分析的正确性。     

使用FAN6208用于LLC谐振变换器的次级同步整流器

FAN6208是一种用于LLC或LC谐振变换器的同步整流控制器,可以驱动两只独立的SRMOSFET模拟整流二极管来提高系统效率。文中分析了FAN6208和LLC谐振电路的工作原理及工作状态,给出了基于FAN6208的典型应用电路及PCB板制作方法,并给出了使用FAN6208用于LLC谐振变换器的次级同步整流器的实验验证。     

Buck-LLC变换器三环定频控制与同步整流技术

LLC谐振变换器因其高效率、高功率密度等优点,在中小功率DC/DC变换器中被广泛使用。但当LLC谐振变换器工作于变频状态时,谐振腔中的磁性元件设计困难;当工作于定频工作状态时,LLC谐振变换器允许的输入电压范围较窄。Buck-LLC变换器在LLC谐振变换器前增加了Buck变换器,可使LLC谐振变换器工作于开环的定频工作模式,有利于磁性元件的设计,前级的Buck变换器可使输入电压范围变宽。针对Buck-LLC谐振变换器,采用三环定频的控制方法,使变换器具有较宽的电压调节范围和较强的抗负载扰动能力。为进一步提高变换器效率,在LLC谐振变换器次级采用了同步整流技术。为验证所得结论,搭建了一台300 W的Buck-LLC变换器原理样机,样机工作效率达到96%。     

一种全新的电压驱动同步整流器的研究

提出了一种全新的电压驱动同步整流器，其同步整流管的驱动电压耦合自输出滤波电感电压，具有创新性。该驱动方式不仅解决了以往电压驱动同步整流器中续流管的体二极管在死区时间内的导通问题，而且可以优化同步整流管的驱动电压波形，因而可在极大地降低整流损耗的同时，有效地降低驱动损耗，显地提高了变换器的效率。实验结果验证了该电压驱动同步整流器可以有效地提高变换器的转换效率。     

基于GaN器件的直流配电网用户侧DC/DC变换器设计

隔离型DC/DC变换器连接低压直流配电网和用户侧直流负荷,在低压直流配电系统中起着重要作用, 对其效率和功率密度提出更高的要求。本文采用具有原边开关管零电压开通和副边整流管零电流关断特性的LLC谐振变换器,首先分析变换器的工作原理,对其谐振参数进行选择。使用具有更低的导通电阻和等效输出电容的氮化镓器件作为原边开关管,进一步提高变换器工作频率和效率,降低磁性元件体积。在此基础上,对GaN器件驱动、同步整流和磁性元件进行优化和设计。最后搭建了一台375V/48V/500W的LLC谐振变换器样机,最高效率为97.6%,验证了设计的正确性。     

自激式LLC谐振变换器

LLC谐振变换器可以在全负载范围内实现开关管的零电压开关和二次侧整流二极管的零电流开关,变换效率高。当它工作在谐振频率时,输出电压与负载无关。根据此特点,提出一种LLC谐振变换器的自激驱动方法,采用电流互感器并联电感的方式检测谐振电感电流,从而获得开关管的驱动信号,为了提高开关速度,对驱动电路进行了进一步的改进。针对启动电流过冲的问题,采用一种改进的LLC谐振变换器拓扑。该变换器适用于对输出电压精度要求不高的应用场合,相对于采用专用控制芯片的控制方式,自激驱动方法还具有成本低和体积小的优点。     

基于时域分析的LLC同步整流控制研究

提出一种无需额外传感器的新型LLC谐振变换器同步整流驱动数字控制策略,采用时域分析计算出同步整流管的准确导通时间,从而得到整流管的驱动信号。由于时域方程复杂且无解析解,采用Matlab求出数值解后通过曲线拟合的方法得到关于输出电压与输出功率的控制方程,并可直接应用于DSP控制芯片中。仿真结果表明所提控制策略与其他无传感器类型的控制策略相比精确度更高,导通时间误差最大仅为1.43%。搭建了一台2 kW实验样机,实验结果表明所提控制策略具有很好的稳态准确性和动态可靠性。     

复合式全桥三电平LLC谐振变换器

该文提出了一种适合于燃料电池供电系统新颖的复合式全桥三电平LLC谐振变换器。它是在复合式全桥三电平变换器的基础上加入了LLC谐振网路以实现开关管ZVS和整流二极管ZCS。该变换器集合了复合式全桥三电平变换器和LLC谐振变换器的优点：适合于在宽输入电压范围的应用场合；三点平桥臂的开关管电压应力只有输入电压的一半；整流二极管实现ZCS，其电压应力仅为输出电压；可以在全负载范围内实现ZVS。该文通过一个200－400V输入，360V/4A输出的原理样机验证了它的工作原理，并给出实验结果。     

基于数字控制的三电平LLC谐振变换器设计

三电平直流变换器可降低功率开关器件承受的电压应力,在高压输入场合可选择低压器件,有利于功率器件的选择.三电平LLC谐振变换器不仅能实现初级开关器件的ZVS,还能实现输出整流二极管的ZCS,有利于提高变换器效率,降低电磁干扰.详细分析了三电平半桥LLC谐振变换器的工作原理、控制方式及主要参数设计,采用数字控制完成了800 W样机实验.实验结果验证了理论分析的正确性及该变换器的高效性.     

新型栅极电荷保持驱动同步整流器的研究

介绍了同步整流器中一种新的电压驱动方式———栅极电荷保持驱动方式 ,该驱动方式解决了传统电压驱动同步整流器在死区时间内 ,续流二极管的导通问题 ,因此降低了整流损耗 ,提高了整流效率。利用该驱动方式设计了一台输入为 4 8V (36～ 70V ) ,输出为 2 2V、 2 0A ,开关频率为 2 0 0kHz的正激变换器 ,其最高效率达到 91 %。实验结果证实了该驱动方式有效地提高了变换器的效率     

电动汽车直流充电系统LLC谐振变换器软开关电压边界分析

LLC谐振变换器以其优异的性能被广泛应用于电动汽车直流充电领域。针对电动汽车宽输出电压范围、高转换效率的充电需求,该文对直流充电模块后级全桥LLC谐振变换器软开关运行的输出电压边界进行了分析。零电压开通(ZVS)上边界处,变压器励磁电感参与谐振,其二次侧等效峰值电压与负载电压相等,整流二极管临界导通;ZVS下边界处,谐振电流与谐振腔的输入电压同时过零,LLC谐振变换器运行于临界感性区间。该文利用时域分析法详细分析了变换器ZVS上下边界处的工作状态,计算出变换器软开关运行所允许的输出电压范围,揭示了变换器的软开关特性与工作频率、谐振参数之间的关系,为变换器的参数设计和变频控制提供了理论指导。最后,通过仿真和实验对理论分析进行了验证。     

基于GaN的高频Boost变换器优化设计

该文围绕同步整流型Boost拓扑效率提升这一关键问题展开研究.作为Boost变换器三种工作模式之一,临界导通模式(BCM)下的Boost变换器可以实现主功率开关的零电压开通或谷底开通以及续流管的零电流关断,有助于提升变换器效率.此外,采用同步整流技术可进一步减小传统续流二极管的导通损耗.该文从BCM下的参数设计出发,重点研究变换器的死区时间配置方法.该方法理论上减小了内部体二极管的导通损耗,在输出电流较大的情况下,有助于进一步提升变换器效率.此外,还总结Boost变换器的主要损耗计算方法.最后,利用GaN功率开关器件,搭建一台额定功率为500W的实验样机,其峰值效率达到了98％,功率密度达到了96W/in3(1in3=1.63871×10?5m3).实现了高效、高功率密度的设计目标,验证了理论分析的正确性.     

基于LLC的高效率开关电源设计

前级采用Boost+APFC电路,后级采用同步整流技术,以LLC串联谐振变换器为核心,进行了满足谐波要求高效率高功率密度90 W开关电源的设计.在对LLC谐振变换器组成结构与工作原理、零电压、零电流开关工作条件下的频率设定和频率调节输出电压及其增益特性分析的基础上,给出了LLC谐振变换器的具体过程,计算得到了谐振电容、串联电感和激磁电感的设计参数.样机以88～264 V宽电压输入可得到稳定的19.5 V电压输出.样机满载效率89％,功率因数0.95以上.     

基于GaN器件LLC谐振变换器的平面变压器优化设计

现代开关电源的发展呈现高效率和高功率密度的趋势。基于GaN器件LLC谐振变换器,采用同步整流技术,通过平面变压器的设计和结构优化大大减小了变换器的高度和体积,同时也减少损耗,提高了系统的功率密度和效率。搭建了1 MHz/120 W同步整流LLC谐振变换器硬件电路,对设计进行了实验验证。样机的功率密度达到了262 W/in~3,最高效率达到了94.9%。     

基于Si9122A的同步整流输出DC/DC变换器

研制了半桥结构的DC/DC变换器.采用带同步整流驱动输出的新型半桥控制芯片Si9122A实现了对变换器中初级开关管和次级同步整流管的PWM控制.该变换器电路结构简洁,控制调整方便.由于输出整流电路中采用低导通电阻的同步整流MOSFET替代了肖特基二极管,芯片自带同步整流管驱动信号,解决了自驱动方式信号差和外驱动方式电路复杂的问题.最后给出了实验结果.     

基于LLC串联谐振的半桥变换器的研究

提出了一种新型LLC串联谐振变换器。它可使原边所有的开关管零电压导通、副边的整流管零电流关断,因而可实现极高的转换效率。由于电路利用了变压器的励磁电感,可使变换器在宽输入范围内实现软开关。此外,利用漏感参与谐振,可有效降低副边整流管的电压应力,提高EMI性能。在分析LLC串联谐振变换器工作原理的基础上,设计了实验样机。实验结果证明,变换器转换效率可达到92.1%。