【正文】 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品應用不同拓撲電路結構式的性能； 課題研究任務 通過反復驗證總結優(yōu)化方案，為項目提供理論基礎及實踐論證；本人通過參與 90W電腦適配器項目的設計與測試，做到掌握 LLC 半橋諧振電路的工作原理和優(yōu)化設計，并參與測試 90W 適配器的整機性能，協助測試和分析在市場上同類 適配器應用不同電路拓撲結構的系統(tǒng)性能。在 70W 500W 交流輸入電源中，由于 LLC 半橋 諧振轉換器 (效率通常在 90%以上 ) 的效率高于標準電源拓撲，所以其運用越來越廣泛。 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)串聯諧振變換器和并聯諧振變換器 ，在 負 載 和輸入變化較大時 ,頻率變化 仍 很小 ，且 全負 載范圍內切換 可實現 零電壓轉換 (ZVS)。并聯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器件及電源都會產生沖擊；輕載時，不 需通過大幅改變頻率來穩(wěn)住輸出電壓，與串聯諧振相比變換器工作范圍更大，可工作至空載；當輕載時輸入電流變化不大，開關管的通態(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載相對恒定的場合。諧振網絡通常由多個無源電感或電容組成，由于元件個數和連接方式上的差異，按不同諧振方式可分為串聯諧振變換器、并聯諧振變換器以及兩者 結合產生的串并聯諧振變換器。提高開關頻率能減小體積，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，降低開關噪聲。 關鍵詞： LLC, 半橋諧振電路 , MOSFET, 軟開關上海交通大學工程碩士學位論文 ABSTRACT ~ II ~ Design and Application of LLC Half bridge Resonant Circuit ABSTRACT Modern switching power demands power supply with high power density, smooth EMI signal, and high efficiency, less external ponents. Although there are variable DCDC topology in this field, LLC half bridge resonant circuit has unique advantages because of its ZVS (Zero Voltage Switching) feature. As for other normal resonant circuit, LLC resonant circuit has lots of virtue. Firstly, LLC resonant circuit is able to adjust output when input voltage and output load change in wide range. Meanwhile its switching frequency has little change pares to other normal resonant circuit. Secondly, LLC resonant circuit is able to achieve ZVS within whole operation range. Lastly, in LLC resonant circuit, all the ponents are to achieve ZVS, including all capacitor, leakage inductor and magizing inductor of transformer. In this article, different resonant circuits are contrasted and main advantages of LLC resonant circuit es out through the parison. Then through 90W adaptor project, the optimization proposals are verified in experiment by testing whole board. There are two stages in 90W adaptor, first stage is PFC circuit based on L6563, and second stage is LLC half bridge resonant circuit based on L6599. First part of this article is to conclude virtue and defect of different resonant circuit and introduce the principle. The working feature and principle are explained one by one when circuit working in different period. In second part of this article, LLC half bridge resonant circuit simplification and model build are introduced. Through conversion ratio of LLC resonant circuit, the main design key points are concluded. Some optimization proposals are 上海交通大學工程碩士學位論文 ABSTRACT ~ III ~ raised in the third part of this article, including design key points of main transformer and key ponents selection. They are needed to be verified in experiment. In the last part of this article, by working on project 90W adapter for notebook, the design flowchart is listed step by step. Both PFC circuit and LLC half bridge resonant circuit are included. Meanwhile, the relative problems in experiment are also raised and its solution is provided according to personal point of view. The testing job is not only for this 90W LLC half bridge resonant adaptor, but also other 90W adaptor with different topology. By pared with other topoloies, 90W half bridge LLC has obvious advantage on efficiency. For other factors, it also performs very well. KEY WORDS LLC, Half bridge resonant circuit, MOSFET, ZVS 上海交通大學工程碩士學位論文 符號說明 ~ IV ~ 符號說明 Abbreviations 縮略語 Full spelling 英文全名 Chinese explanation 中文解釋 PFC Power Factor Corrector 功率因數校正器 ZVS Zero Voltage Switching 零電壓開通 SRC Seires Resonant Circuit 串聯諧振電路 PRC Parallel Resonant Circuit 并聯諧振電路 SPRC Seires Parallel Resonant Circuit 串并 聯諧振電路 ★ 注： 在 此 縮略語 按字母順序排列，并非按文中出現順序排列 。 測試部分不僅針對應用 LLC 半橋諧振的 90W 電腦適配器，同時協助測試 分析市場上其他拓撲結構的同等功率等級電腦適配器 。 第三部分提出實際優(yōu)化方案，其中 包括設計 主 變壓器 設計 和 關鍵 元器件 的選擇，并從實驗結果中驗證。 文章第一部分總結了不同諧振變換器的優(yōu)缺點， 介紹了 LLC 型 諧振變換器的 原理，并對 LLC 半橋諧振電路在各個時間周期的工作特性和原理進行逐一闡述和分析。并以 90W 電腦適配器項目為設計目標，對整個系統(tǒng)進行測試， 驗證理論提出的優(yōu)化方案。最后，所有寄生元件，包括所有半導體器件的結電容和變壓器的漏磁電感和激磁電感，都是用來實現 ZVS 的。首先，它可以在 輸入和 負載 大范圍 變化的情況下調節(jié)輸出，同時開關頻率變化相對很小。雖然在這方面 可選的 DCDC 拓撲眾多，但是 LLC 半橋諧振電路憑借其軟開關的特點在滿足以上要求擁有獨特的優(yōu)勢。 本學位論文屬于 不保密 □。本人授權上海交通大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮 印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。除文中已經注明引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的作品成果。在論文的撰寫過程中 老師們 給予我很大的幫助，幫助解決了不少的難點，使得論文能夠及時完成，這里一并表示真誠的感 謝。老師們認真負責的工作態(tài)度，嚴謹的治學精神和深厚的理論水平都使 我收益匪淺。 最后，我要特別感謝 我的導師劉望蜀 老師、 和研究生助教吳子儀 老師。四年的風風雨雨，我們一同走過，充滿著關愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。感謝老師四年來對我孜孜不 倦的教誨，對我成長的關心和愛護。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個新的征程，要把所學的知識應用到實際工作中去。 最后，我要感謝我的父母對我的關系和理解，如果沒有他們在我的學習生涯中的無私奉獻和默默支持，我將無法順利完成今天的學業(yè)。 其次，我要感謝大學四年中所有的任課老師和輔導員在學習期間對我的嚴格要求，感謝他們對我學習上和生活上的幫助，使我了解了許多專業(yè)知識和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。從他身上，我學到了許多能受益終生的東西。 首先，我要特別感謝我的知道郭謙功老師對我的悉心指導，在我的論文書寫及設計過程中給了我大量的幫助和指導，為我理清了設計思路和操作方法，并對我所做的課題提出了有效的改進方案。這期間凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。本次畢業(yè)設計是對我大學四年學習下來最好的檢驗。 首先非常感謝學校開設這個課題，為本人日后從事計算機方面的工作提供了經驗，奠定了基礎。 涉密論文按學校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用 學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 申請上海交通大學工程碩士專業(yè)學位論文 LLC半橋諧振電路的設計與應用 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。本人授權 大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導師簽名： 日期： 年 月 日 Design and Application of LLC Half bridge Resonant circuit Author： Dong Yan Specialty: Semiconductor Science Advisor Ⅰ : Prof. Dai Qin