三相交錯(cuò)式LLC諧振轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)

LLC串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器（SRC）自問(wèn)世以來(lái)由于其特殊的性能表現(xiàn)，使其成為非常普遍的拓，特別是其效率和功率密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其它的DC-DC轉(zhuǎn)換器拓。然而，由于它不包含電感輸出濾波器，而在輸出級(jí)僅需一個(gè)電容濾波器，因而不可避免地會(huì)在輸出電容產(chǎn)生高紋波電流。因此，LLC-SRC可作為高電壓和低電流的理想應(yīng)用，如PDP持續(xù)電源。

　　當(dāng)然，它也適用于中電壓和中電流應(yīng)用，如LCD電源，但必需在輸出級(jí)使用許多并聯(lián)的極低ESR電容器，以減少輸出紋波電壓，以及輸出電容的電流應(yīng)力。由于輸出電容的高紋波電流可能導(dǎo)致輸出電容煺化，并降低DC-DC轉(zhuǎn)換器的使用壽命，最近新開發(fā)的兩相交錯(cuò)式LLC DC-DC轉(zhuǎn)換器，可望顯著地減少輸出電容中的輸出紋波電流。

　　理論上，兩相交錯(cuò)作業(yè)的輸出紋波電流大約為傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換器的1/5。然而，這并不足以用于極高電流應(yīng)用，如電動(dòng)汽車的功率轉(zhuǎn)換器、電池充電器或伺服器電源等等。

　　本文在此提出一種新型叁相交錯(cuò)式LLC諧振DC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)。該轉(zhuǎn)換器包含叁個(gè)普通LLC諧振DC-DC轉(zhuǎn)換器，每個(gè)轉(zhuǎn)換器分別以π/3相位差運(yùn)作。因此輸出電容的紋波電流得以顯著減小，并且延長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的使用壽命。為了確保所提出轉(zhuǎn)換器的有效性，本文使用1kW（12V/84A） DC-DC轉(zhuǎn)換器塬型進(jìn)行試驗(yàn)，并展示測(cè)試結(jié)果，結(jié)果證明在低電壓和高電流輸出條件下該方案的有效性。

　　本文提出的電路架構(gòu)：叁相交錯(cuò)式LLC-SRC的電路圖以及等效單相運(yùn)作的電路圖，如圖1所示，理論波形如圖2所示。兩種諧振電路的組成依照負(fù)載狀態(tài)：一種是無(wú)負(fù)載下由Lr、Lm、和Cr組成，另一種是大量負(fù)載下由Lr和Cr組成。因此，需要針對(duì)兩種不同的諧振頻率分別依照以下公式進(jìn)行分析：

　　圖1： 叁相交錯(cuò)式LLC-SRC。

　　品質(zhì)因數(shù)（Qs）由以下公式導(dǎo)出：

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　　在此處，n=N1/N2，Zr1為fs=fr1時(shí)的特性阻抗，Ro=Vo/Io。如果開關(guān)頻率低于第一個(gè)諧振頻率fr1時(shí)，次級(jí)整流器可以進(jìn)行軟換向，那么，反向恢退鷙腦蚩梢院雎?。栽懲悼姽高稻岟应渝i跫下輸出電容的紋波電流ΔIc將會(huì)極高。我們假設(shè)Imax - Imin = ΔIc。那么，紋波電流的比例可按以下公式確定：

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　　當(dāng)開關(guān)頻率fs = fr1，輸出電流Io由以下公式導(dǎo)出：

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