基于彈載的高功率密度LLC變換器設計
2020年電子技術應用第11期
吳振葦，李雙剛，張 麗，何嬌嬌
上海空間電源研究所，上海200245
摘要： 傳統脈沖寬度控制技術使得電源變換器中開關管工作在硬開關狀態，產生的功率損耗會導致效率降低，選擇適當的軟開關技術可以有效降低開關損耗。針對某導彈型號XX-11設計了一款二次電源產品，前級通過PFC電路以實現功率因數校正，同時采取LLC諧振技術來實現軟開關工作，提高電源效率。介紹了LLC諧振電路工作原理，用基波分析法對其建模，分析了諧振參數的對變換器增益和輸出效率的影響，同時采用了磁集成的方法以提高功率密度。基于以上分析和設計，制作了一臺630 W的產品，具有寬范圍輸入電壓和高效率等優點。
中圖分類號： TN86
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200517
中文引用格式： 吳振葦，李雙剛，張麗，等. 基于彈載的高功率密度LLC變換器設計[J].電子技術應用，2020，46(11)：109-113.
英文引用格式： Wu Zhenwei，Li Shuanggang，Zhang Li，et al. Design of LLC converter with high power density on the missile[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(11)：109-113.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200517
中文引用格式： 吳振葦，李雙剛，張麗，等. 基于彈載的高功率密度LLC變換器設計[J].電子技術應用，2020，46(11)：109-113.
英文引用格式： Wu Zhenwei，Li Shuanggang，Zhang Li，et al. Design of LLC converter with high power density on the missile[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(11)：109-113.
Design of LLC converter with high power density on the missile
Wu Zhenwei，Li Shuanggang，Zhang Li，He Jiaojiao
Shanghai Institute of Space Power-Sources，Shanghai 200245，China
Abstract： The traditional pulse width control technology makes the switching tube in the power converter work in a hard switching state, and generates power loss that leads to efficiency decrease. Choosing the appropriate soft switching technology can effectively reduce the switching loss. This article designs a power supply product for a missile XX-11，where the front stage uses PFC circuit to achieve power factor correction, and adopts LLC resonance technology to realize the soft switching work of power tube. The switching loss is reduced, and the working efficiency of the converter is improved. The article introduces the working principle of LLC resonant circuit, uses FHA method and analyzes the influence of resonance parameters on converter gain and output efficiency, and adopts magnetic integration method to improve power density. Based on the above analysis and design, a 630W product was produced, and its electrical performance was tested and verified.
Key words : soft switching；LLC resonant converter；first harmonic approximation method；magnetic integration；fixed frequency control
0 引言
隨著開關電源技術朝著高頻化方向發展，電源的開關頻率逐步增大，從而使變壓器、電感等磁性元件的體積減小，提高電源的功率密度。但是，對于傳統硬開關電路來說，由于開關管工作于硬開關狀態，開關頻率提高就意味著大大地增加了開關損耗，從而降低了效率[1]。LLC諧振變換器作為熱門的軟開關電路之一，綜合了串聯諧振變換器SRC和并聯諧振變換器PRC，具有效率高、器件應力小等優點[2]。LLC變換器實現了橋臂開關管的ZVS、副邊整流管ZCS，從而大大減小了開關損耗與電磁干擾，提升了電源功率密度，利于電源高頻發展。但其為實現寬范圍輸出電壓，一般采取調節開關頻率的控制方式，而開關頻率變化范圍過大不利于磁性元件的設計[3]，同時也容易導致輸出不穩定。本文采用了Buck-LLC兩級結構電路拓撲，固定LLC變換器開關頻率以提升電源效率，控制Buck電路占空比以調節輸出。
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作者信息:
吳振葦，李雙剛，張 麗，何嬌嬌
(上海空間電源研究所，上海200245)
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