【正文】 equency range, and the disadvantages and harmfulness in the noninductance range and the work states in the light load. Secondly, based on the fundamental harmonic approximation (FHA), the mathematics model of the converter is obtained, the gain relations between input and output voltage depending on switching frequency and load conditions are given, the noload and short characteristic is analyzed, steady working region of LLC resonant converter is confirmed, and the conditions to achieve ZVS are given, smallsignal model is analyzed and the controller is designed. Finally, the calculation process of the resonant parameters is summed up, then the main circuit parameters and control circuit is designed, the fruit way of overcurrent protection is adopted, and the losses of the converter are analyzed in detail. The experimental results prove that LLC resonant converter haves the advantages such as ZVS characteristic, simple circuit structure, the achievement of high frequency and high power density and high efficiency, the wide range of input voltage and output power, and the low voltage stress of output rectifier diodes.Keywords: resonant converter, softswitches, FHA, overcurrent protection, analysis of lossI目錄摘 要 IAbstract II第一章 緒論 1 1 1 1 3 4 4 5 7 LLC串聯(lián)諧振變換器 8 移相全橋PWM ZVS DC/DC變換器與LLC串聯(lián)諧振變換器比較 8第二章 LLC串聯(lián)諧振變換器工作原理 11 11 12fs區(qū)間(Buck)主要工作波形和工作模態(tài) 12ffs區(qū)間(Boost)主要工作波形和工作模態(tài) 15=fs諧振頻率點的工作波形 17 18 20第三章 LLC串聯(lián)諧振變換器電路設計 22 22 22 根據(jù)步驟計算出諧振參數(shù) 23 23 高頻變壓器設計 23 主開關管和整流二極管的選取 25 25 27 27 28 29 29 30 30 32第四章 仿真以及實驗結果分析 33 33 34 35結論與展望 36致謝 37參考文獻 38附錄1：英文文獻 40附錄2：中文文獻 45第一章 緒論直流變換器分為并聯(lián)直流變換器和非并聯(lián)直流變換器兩種.并聯(lián)直流變換器采用先進的高頻脈寬調制邊緣諧振技術，使效率得到了極大提高。最后，根據(jù)主開關管的ZVS條件總結諧振參數(shù)的計算步驟，據(jù)此設計了主電路和控制電路，在討論幾種常用的過流保護方法基礎上采用實用過流保護方法，而且對變換器的損耗做出詳細的分析。本文首先對諧振變換器基本分類和工作過程進行歸納總結，并與傳統(tǒng)PWM變換器進行對比，總結LLC諧振變換器主要優(yōu)點；詳細討論LLC諧振變換器工作在各個開關頻率區(qū)域內工作過程和工作原理，分析變換器工作在容性區(qū)域內的缺點和危害性以及輕載情況下的工作狀況。 Ⅳ、主要參考資料：[1] 張占松，蔡宣三，開關電源的原理與設計（修訂版），電子工業(yè)出版社，~367[2] 阮新波，嚴仰光，直流開關電源的軟開關技術，北京：科學出版社，2000[3] 馬利軍，峰值電流模式控制在移相全橋變換器中干的應用[碩士學位論文]，河海大學電氣工程學院，2007.[4] Yilei Gu, C. Chen, Analysis and Design of TwoTransformer Asymmetrical HalfBridge Converter,” Proc, IEEE PESC39。2. 以全橋LLC諧振變換器為研究內容，并與移相全橋PWM ZVS DC/DC變換器進行比較總結二者優(yōu)缺點。最后，搭建220V40A全橋LLC諧振變換器實驗平臺，驗證理論分析的正確性和設計方法的合理性。河海大學文天學院學士論文 畢 業(yè) 設 計（論 文）題目：全橋LLC諧振電源的設計與研究理論部分 專業(yè)年級 2009級電氣工程及其自動化學 號 姓 名 指導教師 尹 斌評 閱 人 王 仲 夏2013年6月中國 馬鞍山 本科畢業(yè)設計（論文）任務書Ⅰ、畢業(yè)設計（論文）題目： 全橋LLC諧振電源的設計與調試理論部分 Ⅱ、畢業(yè)設計（論文）工作內容（從專業(yè)知識的綜合運用、論文框架的設計、文獻資料的收集和應用、觀點創(chuàng)新等方面詳細說明）： 隨著軟開關技術和并聯(lián)均流的發(fā)展，高性能的大功率高頻開關電源的研究與開發(fā)已成為電力電子領域的重要研究方向，高頻化,高效率，高功率密度和低損耗，低EMI噪聲是DC/DC變換器的發(fā)展趨勢，全橋LLC諧振變換器能夠實現(xiàn)全負載范圍下原邊開關管ZVS，副邊整流管ZCS,有效解決了移相全橋PWM ZVS DC/DC變換器存在的問題，使得LLC諧振拓撲結構成為電力電子技術領域研究的熱點。 本課題以全橋LLC諧振變換器為研究內容，并與移相全橋PWM ZVS DC/DC變換器進行比較，總結二者優(yōu)缺點，接著對變換器工作原理進行詳細研究，建立數(shù)學模型，運用MATLAB仿真證明理論分析的正確性。具體工作的步驟、內容、要求安排如下： 1. 緒論，介紹研究的背景。3. 對變換器工作原理進行詳細研究，建立數(shù)學模型，運用MATLAB仿真證明理論 分析的正確性。Ⅲ、進度安排：第1周～第2周（2周）：根據(jù)畢業(yè)設計任務和要求，收集、查閱和研究學習相關的信息和資料：確定相應的技術方案和實施過程及規(guī)劃； 第3周～第5周（3周）：撰寫論文初稿，查閱相關資料進行修改； 第6周～第9周（4周）：設計電路圖，調試硬件； 第10周～第12周（3周）：完成MATLAB軟件設計； 第13周～第14周（2周）：充實論文，后期檢查整改。 02 2002, 943948[5] L. Krupskiy, V. Meleshine, A. Nemchinov, Unified Model of the Asymmetrical Half Bridge for Three Important Topological Variations,” Proc, IEEE INTELEC’99, 1999, [6] 丁道宏，楊東平，串聯(lián)輸出諧振變換器開關特性和效率分析，電力電子技術，1994年第一期，29~32[7] 丁道宏，陳玉水，并聯(lián)輸出DCDC諧振變換器的穩(wěn)態(tài)輸出與數(shù)字仿真，南京航空航天大學學報，1994，26（2）：177~186[8] 王衛(wèi)，張雷，李可，半橋串并聯(lián)諧振電源的研究，哈爾濱工業(yè)大學學報，1996，28（1）：69~75[9] 周偉成，3kW LLC諧振式模塊化通信電源[碩士學位論文]，浙江大學電氣工程學院，2007 指導教師：（簽名： ）， 2012 年 月 日學生姓名：（簽名： ），專業(yè)年級： 電氣工程及其自動化09級 系負責人審核意見（從選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標、是否結合科研或工程實際、綜合訓練程度、內容難度及工作量等方面加以審核）： 專業(yè)負責人簽字： ， 2012 年 月 日摘 要隨著軟開關技術和并聯(lián)均流的發(fā)展，高性能的大功率高頻開關電源的研究與開發(fā)已成為電力電子領域的重要研究方向，高頻化,高效率，高功率密度和低損耗，低EMI噪聲是DC/DC變換器的發(fā)展趨勢，全橋LLC諧振變換器能夠實現(xiàn)全負載范圍下原邊開關管ZVS，副邊整流管ZCS,有效解決了移相全橋PWM ZVS DC/DC變換器存在的問題，使得LLC諧振拓撲結構成為電力電子技術領域研究的熱點。其次，利用基波分析方法建立變換器數(shù)學模型，推導輸入電壓、輸出電壓和開關頻率以及負載的關系，分析LLC諧振變換器空載特性和短路特性，推導感性和容性區(qū)域邊界條件，確定變換器穩(wěn)態(tài)工作區(qū)域，確定主開關管實現(xiàn)ZVS條件，分析系統(tǒng)小信號模型和設計控制器。通過實驗證明了LLC諧振變換器具有軟開關特性，電路結構簡單、效率高，可以實現(xiàn)高頻化和高功率密度，電路的輸入電壓范圍和輸出功率范圍較寬以及輸出整流二極管電壓應力較低等優(yōu)點。整機具有穩(wěn)壓精度高、動態(tài)響應快、輸出雜音低、抗干擾能力強、工作溫度范圍寬等特點。監(jiān)控接口可監(jiān)測模塊工作狀態(tài)，可進行開關機控制，均浮充控制，并配有自動均流總線接口，均充總線接口。 非并聯(lián)直流變換器采用進口DCDC模塊組成，具有穩(wěn)壓精度高、輸出噪聲低、抗干擾能力強等優(yōu)點，且體積小、重量輕一般的直流變換器都是單向的，也某些場合也會有雙向直流變換器來進行工作。對其性能要求越來越高。這樣其平均無故障工作時間才越來越長，可靠性越來越好。例如：二十年前Lucent公司開發(fā)出第一個半磚DC/DC時，其輸出功率才30W，效率只有78%。 從八十年代末起，工程師們?yōu)榱丝s小DC/DC變換器的體積，提高功率密度，首先從大幅度提高開關電源的工作頻率做起，但這種努力結果是大幅度縮小了體積，卻降低了效率。因為當時MOSFET的開關速度還不夠快，大幅提高頻率使MOSFET的開關損耗驅動損耗大幅度增加。雖然技術模式百花齊放，然而從工程實用角度僅有兩項是開發(fā)成功且一直延續(xù)到現(xiàn)在。 有源箝位技術歷經三代，且都申報了專利。VICOR公司利用該技術，配合磁元件，將DC/DC的工作頻率提高到1MHZ，功率密度接近200W/in3，然而其轉換效率卻始終沒有超過90%，主要原因在于MOSFET的損耗不僅有開關損耗，還有導通損耗和驅動損耗。因此，其轉換效率始終沒有突破90%大關。它采用P溝MOSFET在變壓器二次側用于forward電路拓樸的有源箝位。但這種方法形成的MOSFET的零電壓開關（ZVS）邊界條件較窄，在全工作條件范圍內效率的提升不如第一代有源箝位技術，而且PMOS工作頻率也不理想。其特點是在第二代有源箝位的基礎上將磁芯復位時釋放出的能量轉送至負載。它共有三個電路方案：其中一個方案可以采用N溝MOSFET。（即四分之一磚DC/DC做到250W功率輸出及92%以上的轉換效率）[1]60年代開始使用的PWM變換器以其簡單的拓撲結構和控制方式得到廣泛的應用。由于線路分布電感和開關輸出電容的影響，開關管開通時電流從零逐步上升，電壓逐步下降，電流上升和電壓下降有個交迭的過程，使得開通過程有較大功率損耗；類似地，開關管關斷時也有較大功率損耗。（2）感性關斷和容性開通問題：由于電路中存在感性元件，當開關器件關斷時，在開關器件兩端產生較高的電壓尖峰，容易造成開關器件的電壓擊穿；其次，由于開關器件中存在寄生電容，器件關斷時使寄生電容存儲能量，當器件突然開通時，儲存的能量將會瞬間耗散在開關器件內，可能會引起開關器件過熱損耗，且由于電壓變化快，將會產生嚴重的開關噪聲，會嚴重影響器件的驅動電路，從而使電路工作不