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一種實時可變相位差的不對稱諧振變換器的控制方法

CHANBAEK ? 來源:開關電源仿真與實用設計 ? 作者:楊帥鍋 ? 2023-06-23 09:57 ? 次閱讀

前言:下圖是不對稱諧振半橋變換器的電路圖和工作波形,由于輸出側僅在開關管關閉后才由諧振電感和電容諧振放電釋放能量到輸出,因此輸出功率被變壓器繞組的損耗、變壓器體積,輸出整流二極管電流應力所限制,不能繼續提升提升。但是該變換器由PWM調制能很好的實現對輸出電壓的寬范圍調節,可以說它的調節增益能力特別好。如果說要擴展不對稱諧振半橋變換器的輸出功率,那么采樣LLC變換器相似輸出側整流就是比較恰當的選擇,因此需要使用多相位交錯技術。但是對比普通拓撲的PWM交錯技術不同,不對稱諧振變換器的在工作中開關頻率和占空比都會隨著不同的輸出電壓和負載工況進行變換,因此很難以一個固定的相位差來進行全負載范圍工作的設置,否則就不能保證兩相不對稱諧振半橋的變換器交錯運行后的整流側電流波形正好以兩個半正弦波的方式排布。

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交錯不對稱諧振半橋拓撲和理想的運行波形,兩個半橋在其中一路諧振傳輸功率結束時刻,立刻啟動另外一路開始進行諧振放電,這樣在輸出側的電容和負載上可以看到等同于對稱諧振半橋LLC變換器的工作波形,可以大幅度的降低輸出電壓紋波,降低電容紋波電流,降低整流器二極管的損耗,通過交錯從而提升了功率。

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如果固定相位差實現交錯同步工作,當輸出負載改變時,開關頻率和諧振放電時間都會改變,因此工作波形必然會偏離最佳工作區域,可見下圖。當兩個AHB不對稱諧振變換器的工作相位不是位于最佳區間時,會導致其中一個相位輸出更多功率,導致兩相出力不均,而產生熱不均衡的問題。

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在理想的情況下,兩個AHB的輸出電流應該是下圖的情況,但是AHB的工作的時候頻率和占空比都會變化,因此以常規現有固定相位的的交錯控制方法,無法得到最佳的工作波形。

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經過很長時間的研究,我提出了一種控制方法主要的構思是能自動調整兩個不對稱諧振半橋的交錯相位,以實現最佳的相位交錯角度來達到兩路或多路交錯不對稱諧振半橋的最佳工作,實現大功率輸出,寬輸出調節范圍,低輸出紋波電流。

功率系統:VIN 311 VO 5~28V 恒流輸出6A Cr 1uF Lr 5uH Lmag 330uH NP:NS 4.51,閉環控制輸出電壓,采樣變壓器峰值電流,可見下圖所示。

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運行波形:輸出從28~9V的調節

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VOUT 28V

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VOUT 20V

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VOUT 15V

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VOUT 9V

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小結:提出一種實時可變相位差的不對稱諧振變換器的控制方法,在仿真測試取得了比較好的效果,目前看來是一種有實際應用意義的控制方法。本人能力有限,如有錯誤懇請幫忙指正,感謝觀看,感謝支持,謝謝。

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