【文章內(nèi)容簡介】 ................................................................................................................... 43 效 率比較 ....................................................................................................................................................... 43 待機功耗比較 .............................................................................................................................................. 44 短路保護比較 .............................................................................................................................................. 45 功率因數(shù)比較 .............................................................................................................................................. 45 電流諧波比較 .............................................................................................................................................. 46 上海 交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 目錄 ~ VI ~ 損耗分析 ................................................................................................................................................................ 48 PFC 電路部分 .............................................................................................................................................. 48 DCDC電路部分 ......................................................................................................................................... 48 本章小結(jié) ................................................................................................................................................................ 50 第七章 實驗中遇到的問題及解決方案 ......................................................................................51 實驗中遇到的問題 .............................................................................................................................................. 51 解決方案 ................................................................................................................................................................ 52 本章小結(jié) ................................................................................................................................................................ 54 第八章 總結(jié)與展望 .................................................................................................................55 論文工作回顧 ....................................................................................................................................................... 55 論文成果與意義 ................................................................................................................................................... 55 存在的問題及進一步工作 ................................................................................................................................. 56 參 考 文 獻(xiàn) ...........................................................................................................................58 附錄 1 90W電腦適配器元器件表 ..........................................................................................59 致 謝 ...................................................................................................................................62 作者攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文 ..................................................................................................63 上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第一章引言 ~ 1 ~ 第一章引言 課題研究背景與意義 隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展， 開關(guān)電源 向著高頻化、集成化、模塊化方向發(fā)展。提高開關(guān)頻率能減小體積，提高功率密度及可靠性，平滑變化的波形和較小的電壓 /電流變化率 也有利于改善系統(tǒng)的電磁兼容性，降低開關(guān)噪聲。功率 諧振變換器 以諧振電路為基本的變換單元，利用諧振時電流或電壓周期性的過零，從而使開關(guān)器件在零電壓或零電流條件下開通或關(guān)斷，以實現(xiàn)軟開關(guān)，達(dá)到降低開關(guān)損耗的目的，進一步提高效率，因此得到了重視和研究。諧振網(wǎng)絡(luò)通常由多個無源電感或電容組成，由于元件個數(shù)和連接方式上的差異，按不同諧振方式可分為串聯(lián)諧振變換器、并聯(lián)諧振變換器以及兩者 結(jié)合產(chǎn)生的串并聯(lián)諧振變換器。 串聯(lián)諧振由于是串聯(lián)分壓方式，其直流增益總是小于 1，類似 BUCK 變換器；輕載時為穩(wěn)住輸出電壓，必須提高開關(guān)頻率，在輕載或空載的情況下，輸出電壓不可調(diào)，輸入電壓升高使系統(tǒng)的工作頻率將越來越高于諧振頻率，而諧振頻率增加，諧振腔的阻抗也隨之增加，這就是說越來越多的能量在諧振腔內(nèi)循環(huán)而不傳遞到副邊輸出；但在負(fù)載串聯(lián)諧振中，流過功率器件的電流隨著負(fù)載變輕而減小，使通態(tài)損耗減小。并聯(lián)諧振的輸出端可以開路但不能短路，會損壞諧振電容，并且過大的原邊回路電流對開關(guān)器件及電源都會產(chǎn)生沖擊；輕載時，不 需通過大幅改變頻率來穩(wěn)住輸出電壓，與串聯(lián)諧振相比變換器工作范圍更大，可工作至空載；當(dāng)輕載時輸入電流變化不大，開關(guān)管的通態(tài)損耗相對固定，在輕載時的效率比較低，較為適合工作于額定功率處負(fù)載相對恒定的場合。串并聯(lián)諧振電路的輸出電壓可高于或低于電源電壓，且負(fù)載變化范圍寬，是目前研究領(lǐng)域中較主流的結(jié)構(gòu)。 為了解決傳統(tǒng)諧振變換器的局限性，提出了 LLC 諧振變換器 ； 因為它優(yōu)于常規(guī)串聯(lián)諧振變換器和并聯(lián)諧振變換器 ，在 負(fù) 載 和輸入變化較大時 ,頻率變化 仍 很小 ，且 全負(fù) 載范圍內(nèi)切換 可實現(xiàn) 零電壓轉(zhuǎn)換 (ZVS)。 另外 全球?qū)档湍芎牡男枨笳?促進節(jié)能技術(shù)的推廣。在 70W 500W 交流輸入電源中，由于 LLC 半橋 諧振轉(zhuǎn)換器 (效率通常在 90%以上 ) 的效率高于標(biāo)準(zhǔn)電源拓?fù)?，所以其運用越來越廣泛。 本論文致力于研究如何設(shè)計90W 適配器，使其有效提高效率，增加功率密度，降低開關(guān)噪聲，改善電子兼容性。 上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第一章引言 ~ 2 ~ 課題研究內(nèi)容與任務(wù) 課題研究內(nèi)容 本論文的主要研究的內(nèi)容如下： 分析 LLC 半橋諧振電路的工作原理和不同周期電路工作狀態(tài)； 采用數(shù)學(xué)建模方式，建立 LLC 諧振器的分析模型，然后利用該模型分析和總結(jié)設(shè)計要素； 提出 LLC 半橋諧振電路優(yōu)化方案 ，并通過試驗論證方案； 在進行 90W 電腦適配器的實際項目中，對整個系統(tǒng)進行設(shè)計，系統(tǒng)由兩級構(gòu)成，第一級為基于 L6563 芯片的 PFC 電路，第二級為基于 L6599 芯片的 LLC 半橋諧振電路； 90W 電腦適配器整機性能測試，并且比較分析與市場上同類產(chǎn)品應(yīng)用不同拓?fù)潆娐方Y(jié)構(gòu)式的性能； 課題研究任務(wù) 通過反復(fù)驗證總結(jié)優(yōu)化方案，為項目提供理論基礎(chǔ)及實踐論證；本人通過參與 90W電腦適配器項目的設(shè)計與測試，做到掌握 LLC 半橋諧振電路的工作原理和優(yōu)化設(shè)計，并參與測試 90W 適配器的整機性能，協(xié)助測試和分析在市場上同類 適配器應(yīng)用不同電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性能?？偨Y(jié)并完善 LLC 半橋諧振電路的應(yīng)用 論文的組織結(jié)構(gòu)及其章節(jié)安排 論文首先 論述了現(xiàn)有諧振電路優(yōu)缺點及在該領(lǐng)域的技術(shù)現(xiàn)狀；然后針對 LLC 諧振電路進行了研究和分析對比，提出運用能夠滿足目前市場對開關(guān)電源的高效率、低 D 電磁干擾、少元器件和高性價比的要求。并且針對 LLC 半橋諧振電路，詳細(xì)分析了該電路的工作原理。接著通過簡化電路、建立模型研究掌握該電路的工作特性和設(shè)計要點。具體研究了 LLC 諧振電路的優(yōu)化方案，并從 4 個不同方面提出具體改進措施。而后具體設(shè)計了針對 90W 電腦適配器 應(yīng)用的系統(tǒng)方案，包括前級 PFC 電路，后級 LLC 半橋諧振電路，最后對測試結(jié)果進行分析和對比，并驗證理論分析在實驗中的結(jié)果。 上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第一章引言 ~ 3 ~ 本文各章節(jié)安排內(nèi)容如下： 第二章 LLC半橋諧振電路原理 本章比較了不同諧振電路，分析了 LLC 半橋諧振電路在各個時間的工作特性和狀態(tài)，闡述了 LLC 諧振變換器的工作原理和工作過程，說明 LLC 諧振變換器是一種具有布線簡單、成本低、性能穩(wěn)定和可靠性高的優(yōu)點 。 第三章 LLC半橋諧振電路簡化建模 本章通過對 LLC 半橋諧振電路的簡化，用角頻率、輸出阻抗、激磁電感表達(dá)其傳遞函數(shù)。同時借助 LLC 諧振電路直流特性圖分 析其不同工作區(qū)域：容性區(qū)，感性區(qū)，邊界區(qū)和負(fù)載獨立工作點。并且使電路工作在負(fù)載獨立工作點附近有利于 LLC 諧振電路設(shè)計優(yōu)化。 第四章 模塊的硬件設(shè)計 本章闡述 LLC 諧振電路可以從四個方面著手優(yōu)化電路。首先是開關(guān)頻率優(yōu)化設(shè)置，將開關(guān)頻率設(shè)置在高于第二諧振頻率附近，有效避免工作在容性區(qū)域。 第二是變壓器和諧振電感的優(yōu)化設(shè)計 ， 可以得出， λ 值需合理設(shè)計 ，過大或過小均會影響電路增益和工作頻率范圍，其值需在實驗中微調(diào) 。第三是確定 MOSFET 零電壓開通條件，滿足