基于弹载的高功率密度LLC变换器设计
2020年电子技术应用第11期
吴振苇，李双刚，张 丽，何娇娇
上海空间电源研究所，上海200245
摘要： 传统脉冲宽度控制技术使得电源变换器中开关管工作在硬开关状态，产生的功率损耗会导致效率降低，选择适当的软开关技术可以有效降低开关损耗。针对某导弹型号XX-11设计了一款二次电源产品，前级通过PFC电路以实现功率因数校正，同时采取LLC谐振技术来实现软开关工作，提高电源效率。介绍了LLC谐振电路工作原理，用基波分析法对其建模，分析了谐振参数的对变换器增益和输出效率的影响，同时采用了磁集成的方法以提高功率密度。基于以上分析和设计，制作了一台630 W的产品，具有宽范围输入电压和高效率等优点。
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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