谐振开关型变换器
高效率谐振型开关电容变换器
第 １ 第 ３期 ０卷 ２０ ０ ７年 ３月
电 涤 艘 石 阙
Ｐ Ｗ ＥＲ Ｓ Ｐ Ｙ Ｅ Ｏ ＵＰ Ｌ Ｔ ＣＨＮＯＬ ＯＧＩ ＥＳ ＡＮＤ ＡＰ Ｌ Ｃ Ｉ Ｐ Ｉ ＡＴ ＯＮＳ
Ｖｏ ．０ Ｎｏ３ Ｉ ． １ Ｍａ ｃ ０ ７ ｒｈ ２ ｏ
理和设 计 方 法 ， 实验 结果验 证 了此 类 变换 器的 高效性 。 关键词 ： 开关 电容 ； 振 变换 器 ；零 电流 开关 谐
Ｈｉ ｈ Ｅｆ ｃ ｅ ｃ ｓ ｎ ｎ ｗｉ ｈ ｄ Ｃａ ａ ｉｏ ｎ ｅ ｔ ｒ ｇ ｆ ｉｎ ｙ Ｒｅ ｏ ａ ｔＳ ｔ ｅ ｐ ｃｔ ｒ Ｃｏ ｖ ｒ ｅ ｉ ｃ
ｐ ｏ ｌｍ， ｒ ｓ ｎ ｎ ｗ ｔｈ ｄ ｃ ｐ ｃｔｒ ｃ ｎ ｅ ｅ ｏ ｏ ｏ ｙ ｉ ｐ ｏ ｏ ｅ ，ｔｅ ｔｅ ｒ ｔ ａ ｎ ｌ ｓ ｎ ｅ ｉｎ ｍｅ ｈ ｄ ａ ｅ ｒ ｂ ｅ ａ ｅ ｏ ａ ｔ ｓ ｉ ｅ ａ ａ ｉ ｏ ｖ ｎ ｒ ｔｐ ｌ ｇ ｓ ｒ ｐ ｓ ｄ ｈ ｈ ｏｅ ｉ ｌ ａ ａｙ ｉ ａ ｄ ｄ ｓｇ ｔ ｏ ｒ ｃ ｏ ｃ ｓ ｄ ｓ ｒ ｅ ｎ ｄ ｔｉ Ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ ｍｅ ｙ ｅ ｐ ｒ ｎ ｓ ｅ ｃ ｂ ｄ ｉ ｅａｌ ｈ ｙ ａ ｃ ｎ ｒ ｄ ｂ ｘ ｅ ｍｅ ｔ， ｉ ， ｅ ｉ ｉ Ｋｅ ｗｏ ￣ ：ｓ ｔｈ ｄ ｃ ｐ ｃｔｒ ｅｓ ｎ ｎ ｏ ｖ ｎ ｒ ｚ ｒ — ｕ ｒ ｎ ｗ ｔｈ ｎ ｙ ｒ ｗｉ ｅ ａ ａ ｉ ；ｒ ｏ ａ ｔ ｎ ｅ ｅ ； ｅ ｏ ｃ ｒｅ ｔ ｉ ｉ ｇ ｃ ｏ ｃ ｓ ｃ
传 统 的开 关 电 容 变 换 器 存 在 一 个 固 有 的缺 点 ：在 电容 周期性 的充放 电过 程 中会 产生 很 大 的 尖 峰 电流［ 这将 导致 变换 器 的效率 随着输 出电流 ２ １ 。 的增 加而急 剧下 降 。 因此 ， 传统 的 开关 电容变换 器 图１所示 为 传统 的三倍 压 开关 电容 变换 器 电
LC串联谐振变换器与LLC谐振变换器的 分析与比较
LC串联谐振变换器与LLC谐振变换器的分析与比较摘要：谐振型变换器作为一种软开关变换技术，具有体积小、开关频率高、开关损耗小、效率高等优点。
本文主要对LC串联谐振变换器与LLC谐振变换器的原理和结构等展开了分析和比较，希望为突破硬开关的瓶颈，减小开关损耗即实现开关管的软开关有一定的借鉴意义。
关键词：谐振变换器；开关变换；分析比较高效率、高频化和高功率密度是开关电源发展的必然趋势，然而传统硬开关电路的开关损耗正比于开关频率，开关损耗的存在限制了变换器开关频率的提高，从而限制了变换器的小型化和轻量化。
为突破硬开关的瓶颈，减小开关损耗即实现开关管的软开关，由此软开关技术应运而生。
谐振型变换器作为软开关的一种，应用谐振原理，使开关电源中开关器件的电压或电流按正弦或准正弦规律变化，当电流自然过零时，使器件关断，电压为零时，使器件开通，从而使器件在关断和开通的过程中损耗接近为零。
本文就LC串联谐振变换器以及LLC谐振变换器进行原理分析和比较。
1 结构分析与比较全桥式LC串联谐振变换器其结构相对简单，MOSFET管Q1、Q2和Q3、Q4分别构成逆变电路的上下两桥臂，Q1，Q3管驱动信号相同，Q2，Q4管驱动信号相同，谐振元件Lr、Cr串联构成谐振网络，谐振网络经过变压器，再经过全波整流电路后与负载RL串联，可知，谐振网络与负载形成了一个分压式结构，变压器既起到电压变换的作用，又起到隔离作用。
图1为LLC全桥谐振变换器。
与LC串联谐振变换器结构基本相同，不同的是谐振电路中增加了一个励磁电感Lm，与谐振电感Lr不同在于Lm是一个由变压器励磁产生的有限的值。
图1 全桥式LLC谐振变换器在全桥逆变电路中，MOS管Q1和Q3、Q2和Q4同时导通和截止，为180°互补导通。
为避免上下桥臂形成直通导致短路，Q1和Q3、Q2和Q4两组驱动信号应设置一定的死区时间。
由于一次侧谐振电感较大可以起到滤波作用，所以二次侧不用滤波电感只用一个较大的滤波电容即可，输出的电压可以得到比较平滑的直流电压。
全桥LLC谐振变换器研究
目 录
目 录
1 绪论 .......................................................................................................................... 1 1.1 本课题研究背景及意义 ................................................................................................1 1.2 国内外研究动态和发展趋势 ........................................................................................2 1.2.1 谐振型开关变换器的研究动态 .............................................................................2 1.2.2 LLC 谐振变换器的发展趋势 .................................................................................9 1.3 本文的主要研究内容 ..................................................................................................10 2 全桥 LLC 谐振变换器的原理及特性 ........................................................................ 12 2.1 全桥 LLC 谐振变换器的主电路结构 .........................................................................12 2.2 全桥 LLC 谐振变换器的等效电路及工作区域 ..........................................................13 2.2.1 全桥 LLC 谐振变换器的等效电路 ......................................................................13 2.2.2 全桥 LLC 谐振变换器的工作区域 ......................................................................16 2.3 全桥 LLC 谐振变换器工作原理分析 .........................................................................19 2.3.1 变换器在 fm<f<fr 时工作原理 ...............................................................................19 2.3.2 变换器在 f=fr 时工作原理 ....................................................................................24 2.3.3 变换器在 f>fr 时工作原理 ....................................................................................25 2.4 全桥 LLC 谐振变换器的特性分析 .............................................................................28 2.4.1 频率特性 ..............................................................................................................28 2.4.2 空载特性 ..............................................................................................................30 2.4.3 短路特性 ..............................................................................................................32 2.5 本章小结 .....................................................................................................................32 3 全桥 LLC 谐振变换器设计 ...................................................................................... 34 3.1 全桥 LLC 谐振变换器电路组成框图 .........................................................................34 3.2 主电路设计 .................................................................................................................35 3.2.1 主变压器设计 ......................................................................................................35 3.2.2 谐振电容 Cr 选取 .................................................................................................37 3.2.3 谐振电感 Lr 选取..................................................................................................38 3.2.4 励磁电感 Lm 选取 ................................................................................................38 3.2.5 主开关管的选用...................................................................................................39 3.3 整流滤波电路设计 ......................................................................................................41 3.3.1 整流电路拓扑选择...............................................................................................41 3.3.2 输出整流二极管的选择 .......................................................................................42
llc谐振变换器原理
LLC谐振变换器是一种高效的电力转换器，常用于直流-直流（DC-DC）和直流-交流（DC-AC）的能量转换应用。
它采用谐振技术，在输入和输出之间实现高效能量传输。
LLC谐振变换器的原理如下：
1.输入滤波器：LLC谐振变换器的输入端通常包含一个电感、电容和滤波器电路。
它
的作用是滤除输入电源中的高频噪声，并提供稳定的输入电压。
2.变换器拓扑：LLC谐振变换器的核心是一个组合了电感（L）、电容（C）和电阻（R）
的谐振电路。
这个谐振电路通常呈LC串联并联的形式，形成了谐振回路。
3.开关控制：LLC谐振变换器通过开关管（通常是MOSFET）来控制能量的流动。
开
关管的状态由控制电路根据需求进行调整。
4.谐振过程：在LLC谐振变换器中，开关管周期性地打开和关闭，从而使能量在谐振
电路中流动。
当开关管关闭时，电感和电容形成谐振回路，储存能量；当开关管打
开时，谐振回路释放能量到输出端。
5.控制和调整：LLC谐振变换器的控制电路负责监测输入和输出的电压、电流，以及
开关管的状态，并根据需要进行调整。
通过精确控制开关管的开关频率和占空比，
可以实现高效的能量转换和稳定的输出。
LLC谐振变换器利用谐振技术，在开关管的开启和关闭过程中实现零电压或零电流切换，减少了开关损耗和开关噪声，提高了转换效率。
同时，谐振电路的特性使得LLC谐振变换器具有较好的抗干扰能力和较低的电磁干扰（EMI）。
总而言之，LLC谐振变换器利用谐振原理实现高效的能量转换和稳定的输出，适用于多种功率转换应用，如电源适配器、电动车充电器、太阳能逆变器等。
LLC谐振变换器的原理说明
LLC谐振变换器的原理说明LLC谐振变换器是一种高效率、高功率密度、低EMI干扰的电力转换器，广泛应用于电力电子领域。
它是由一串串联的电容、电感和谐振电容所组成的谐振网络，可以在高频范围内工作。
LLC谐振变换器可以将输入电压转换成所需的输出电压，并具有较宽的输入电压范围。
在整个工作周期中，开关切换模式占据了大部分时间。
当开关管导通时，输入电压施加在主谐振电感上，同时电流也开始在主电感和副电感之间流动。
此时，谐振电容充电，并且主电感和副电感的场能量储存。
当开关管关断时，主电感和副电感的场能量被释放，使电感电流始终保持连续。
在此模式下，开关管的导通时间足够长，使得主电感和副电感的能量能够完全传递。
这样可以减小开关管的电流压降损失，提高转换效率。
谐振模式是整个工作周期中开关管导通和关断之间的短暂过渡阶段。
在这个阶段，主电感和副电感的能量被互相传递，以及由于谐振电容的放电，使谐振电容的电压上升。
开关二极管模式是整个工作周期的开始和结束阶段。
当开关管关断时，副电感绕组上的电流不再以传输到主电感的方式，而是以开关二极管的方式流回到输入电源。
在开关管导通之前和导通之后的短暂时间内，主电感电流经过副电感的短路回路，而不经过谐振网络。
这样可以减小开关管导通和关断时的开关损耗。
LLC谐振变换器的关键参数是电容、电感及谐振频率。
选择合适的电容和电感可以使谐振频率与输入电压频率尽量接近，从而实现谐振，减小开关损耗。
此外，输出滤波电容也是LLC谐振变换器的关键部分，可以平滑输出电压和减小输出纹波。
总之，LLC谐振变换器通过谐振网络实现高效率的电能转换。
它的原理基于谐振和能量传输，通过合理选择电容和电感，以及实现合适的工作模式，可以实现高功率密度和低EMI干扰的转换器设计。
高效率谐振型开关电容变换器
‘
ｌ ｉｈ Ｅｆ ｃｅ ｃ ｓ ｎ ｎ ｗｉｃ ｅ ｐ ｃｔ ｒＣｏ ｖ ｒｅ ｌｇ ｆ ｉｎ ｙ Ｒｅ ｏ ａ ｔＳ ｔｈ ｄ Ｃａ ａ ｉｏ ｎ ｅ ｔｒ ｉ
ＭＥ ｕ ＩＣｈ ｎ．ＸＩ ＯＮＧ ｉ Ｒｕ
（ ａｈｎ ｎｖｒｉ ｃ ｃ ｎ ｅｈｏｏｙ Ｈｕｚ ｏｇＵ ｉ ｓｙｏ ＯｎｅａｄＴ ｃｎｌ ，Ｗｕ ａ ３ ０ ４ ｈｎ ） ｅ ｔ ｆＳ ｇ ｈ ４ ０ ７ ，Ｃ ｉａ ｎ
维普资讯
第４ １卷 第 ４期
２０ ０ ７年 ４月
电力 电子技 术
Ｐ ｗ ｒＥｌｃ ｒｎ ｃ ｏ ｅ ｅ ｔｏ ｉｓ
Ｖ０ ． ． ． １ ４１ Ｎｏ４ Ａｐ ｌ ２ ０ ｉ ｒ ，０ ７
高效率谐振型开关电容变换器
梅 纯 ，熊 蕊
４０７ ） ３ ０４ （ 中科技大学 ， 华 湖北 武汉
２ 谐振型 Ｓ Ｃ拓 扑 Ｃ
图 １示 出三 倍 压 谐振 型 开 关 电容 变 换器 电路 。 可 见 。该谐 振型变 换器 只是 在传 统型变 换 器 的基础 上增 加一 个 小的谐 振 电感 厶。在上 述谐 振 型变 换器 中 ， 电容 在 充放 电过 程 中将 与 产 生 串联谐 振 ， 因
图 １ 三倍压谐振型开关 电容变换器主 电路
传 统 型 变换 器
二
型器 Байду номын сангаас 换
∥
｝
传统的 Ｓ Ｃ相 比。 Ｃ 该变换器的充放电电容工作在谐 振 状 态 。并 且 所 有 的 开 关 管 都 可 实 现 零 电流 开 关
（ Ｃ ）】因此 ， ｚ Ｓ【 ３ 。 谐振 型 Ｓ Ｃ不存 在 电流 尖 峰 问题 ， Ｃ 可 以用 于输 出 电流较 大的场 合 。其变 换器 效率 也 大大 提高 ， 一般 在 ９ ％左 右 。 ０
科普!谐振DC
科普！谐振DC
谐振式的DC-DC变换器是一种较为新型的变换器，目前被广泛应用在工业、发电以及民用领域。
这种变换器具有相对较小的体积，以及能够全面降低开关管损耗等特点，在实际运行中受到了消费者和生产商的广泛欢迎。
本文将会谐振DC-DC的运行原理和研发原因展开简要介绍，帮助工程师更加清晰的了解这一变换器的工作状态。
在上个世纪90年代末，我国开关变换器的小型化主要靠提高开关频率来减小变压器和输出滤波器的体积而实现，目前开关电源技术目标是使在传统的PWM变换器100-200kHz的工作频率进一步提高。
由于传统的变换器开关管的开关损耗会随着开关频率的提高而增加，而开关管的损耗增加势必会使其散热器体积变大。
这种条件下，虽然开关频率的提高会使变压器和输出滤波器的体积减小，但电影产品的总体积并不一定会减小，并且当开关频率很高时，开关管的损耗可能会变得非常大。
所以，要使电影在高的开关频率下工作，想要让其体积减小就必须要降低开关管的损耗。
这也是谐振DC-DC转换器的研发原因。
下面我们来看一下谐振式DC-DC转换器的主要结构。
通常情况下，一个基础的谐振DC-DC主要是由开关网络和谐振LC电路构成的，由于谐振的作用，使流过开关网络的电流变为正弦波而不是方波，然后使开关网络中的开关管在正弦电流过零处导通和关断，这样在开关管关断时的下降电流和上升电压之间，以及开关管在到同事的上升电流和下降电压之间就不会发生重叠现象，故将不会产生开关损耗。
图为谐振DC-DC变换器的结构框图。
谐振开关变换器及其控制电路[实用新型专利]
![谐振开关变换器及其控制电路[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/3a6ef110aef8941ea66e0554.png)
专利名称：谐振开关变换器及其控制电路专利类型：实用新型专利
发明人：金亦青,陈跃东,林思聪
申请号：CN201420613809.7
申请日：20141022
公开号：CN204089601U
公开日：
20150107
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及谐振开关变换器及其控制电路。
谐振开关变换器包括上侧开关管、下侧开关管、谐振槽路以及控制电路。
控制电路包括斜率采样电路，产生表征上侧开关管和下侧开关管的公共端处电压斜率的斜率信号；斜率判断电路，判断斜率信号是否有效并产生斜率判断信号；时钟发生电路，产生时钟信号；以及导通时刻控制电路，根据斜率判断信号和斜率信号调节上侧开关管和下侧开关管之间的死区时间。
与现有技术相比，能够灵活的实现死区时间的自动调节，从而保证上侧开关管及下侧开关管的零电压开通，提高了系统效率。
申请人：成都芯源系统有限公司
地址：611731 四川省成都市高新西区科新路8号综合保税区(B区)
国籍：CN
代理机构：中科专利商标代理有限责任公司
代理人：王波波
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谐振复位双开关正激变换器的
谐振复位双开关正激变换器的日期:•谐振复位双开关正激变换器概述•谐振复位双开关正激变换器的基本原理•谐振复位双开关正激变换器的设计方法•谐振复位双开关正激变换器的实验研究与验证•谐振复位双开关正激变换器的应用领域与前景•结论与参考文献谐振复位双开关正激变换器概述随着电力电子技术的发展，电力变换系统的能效和可靠性要求不断提高。
正激变换器作为一种常见的直流变换器，具有输出电压稳定、效率高等优点，被广泛应用于各种电子设备中。
然而，传统的正激变换器在负载突变或输入电压变化时，容易出现磁复位不完全的问题，影响其性能和可靠性。
为了解决这一问题，研究者提出了谐振复位双开关正激变换器。
背景谐振复位双开关正激变换器的出现，有效地解决了传统正激变换器在负载突变或输入电压变化时出现的磁复位不完全问题，提高了电力变换系统的能效和可靠性。
这对于推动电力电子技术的发展，提高电力电子设备的性能和可靠性具有重要意义。
意义背景与意义结构谐振复位双开关正激变换器由磁复位电路、主开关管、谐振开关管、输出滤波器等组成。
其中，磁复位电路由磁复位开关和磁复位电容组成，主开关管和谐振开关管用于控制能量的传输，输出滤波器用于减小输出电压的纹波。
工作原理在谐振复位双开关正激变换器中，当磁复位电容通过磁复位开关充电时，主开关管关闭，谐振开关管开启，能量通过谐振开关管传递到输出端。
当磁复位电容充满电后，磁复位开关关闭，主开关管开启，谐振开关管关闭，能量通过主开关管传递到输出端。
由于磁复位电容的作用，磁复位电路可以在输入电压变化或负载突变时，实现快速的磁复位，提高了正激变换器的性能和可靠性。
结构与工作原理性能特点快速磁复位：由于磁复位电路的存在，谐振复位双开关正激变换器可以在输入电压变化或负载突变时，实现快速的磁复位，提高了电力变换系统的响应速度和稳定性。
高效率：谐振复位双开关正激变换器在正常工作时，由于其优化的电路设计和控制策略，可以保持较高的效率。
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T1零电流关断条件：
VD Zr I o
控制T2的开通时刻t3即可 改变通态时间2，实现 PWM控制Vo。缺点：
iL max iT1max VD Zr I o 2I o
8.4.2 零电流关断脉冲频率调制(ZCSPFM)变换器工作原理
主电路组成
工作原理
控制T1的开通，形成LrCr谐振使 iL过零反向，在此期间撤除T1的 驱动信号使其零电流关断。 无辅助开关T2，与图8.6(a)相 比则无开关状态3。
零开关技术可消除开通关断损耗，是电力电子变换器 高频化最理想的技术。
8.1 硬开关、LC缓冲软开关和LC谐振零开关基本特性
LC谐振实现开关器件零电压开通和零电流关断
t1时引发Lr、Cr谐振，t2时vT 谐振至零，在t3时驱动
T实现零电压开通。 t6时引发Lr、Cr谐振， t7时iT谐振至零，在t8时切除 驱动信号实现零电流关断。
开关状态5：t8<t<t10
t＝t9时，开通T2，此时iL=I0不变T1已是通态， vL＝vT2＝0，T2是零电压开通。 t=t10时，关断T1（相当于t0时软关断T1）完 成一个开关周期Ts。
8.3.1 零电压开通脉冲宽度调制(ZVSPWM)变换器工作原理
在fs＝1/Ts固定时，控制T2的 关断时刻t2，即可改变Toff， 从而改变占空比，调控输出 电压。 零电压开通脉冲宽度调制 （ZVS PWM）变换器，可 实现主开关T1和辅助开关T2 零电压开通和软关断。
(8-13)
由（8-11）和（8-13） L (0.1 ~ 0.05)T V 2I r s D o min 可确定Lr、Cr： Cr (0.1 ~ 0.05)Ts I o min 2VD
llc谐振变换器工作原理及作用
llc谐振变换器工作原理及作用
谐振变换器（LLC）是一种常用的电力电子变换器，它广泛应用于直流-
交流转换器中。
下面我将为您介绍LLC谐振变换器的工作原理和作用。
LLC谐振变换器的工作原理如下：首先，输入电压经过整流和滤波，得
到一个直流电压。
然后，这个直流电压经过谐振电感和谐振电容，并与主开
关的开关动作交替，形成一个交流电压。
这个交流电压经过变压器，输出到
负载。
LLC谐振变换器的主要作用是将输入直流电压转换为需要的交流电压。
它可以实现高效能的功率转换，并具有以下几个重要的特点：
1. 高效能：LLC谐振变换器采用谐振电感和谐振电容，能够减小开关损
耗和开关噪音，提高能量转换的效率。
2. 高可靠性：谐振变换器的主开关只在零电压或零电流下进行开关动作，减少了开关元件的压力和损耗，从而提高了系统的可靠性和寿命。
3. 可调性：LLC谐振变换器可以通过改变谐振电感和谐振电容的数值来
调整输出电压和电流的大小，从而满足不同负载的需求。
4. 低电磁干扰：谐振变换器通过谐振电路将电压和电流在零交流压力点
进行开关，减少了开关瞬态和电磁辐射，降低了对其他电子设备的干扰。
LLC谐振变换器是一种高效、可靠、可调的电力电子变换器，具有广泛
的应用前景。
它可以在直流-交流转换器中将输入直流电压转换为需要的交
流电压，同时还具备较低的开关损耗、低电磁干扰等优点。
-软开关技术(soft technique)
（7-5） （7-6）
Poff f s
toff 0
t on t ri t fv
Ploss
toff trv t fi
1 VD I 0 f s (ton toff ) 2
线路电感 Lσ≠ 0 时开通、关断过程
VT
图7.11
安全工作区
Lσ=0时，开通轨迹ABC，关断轨迹 CBA Lσ≠ 0时，开通轨迹AQEC，关断轨 迹CBHPA Lσ改善了开通轨迹，恶化了关断轨 迹
开关状态2：t1<t<t2
T1断态，Vcr＝VT1＝VD。iL经D2、T2 续流，Io经D0续流。Toff=t2-t1可控， 用以调控输出电压。
8.3.1 零电压开通脉冲宽度调制（ZVS PW 变换器工作原理（续4）
开关状态3：t2<t<t3
t=t2时，关断T2， Lr 、 Cr谐振半 个周期到t3， t=t3时 Vcr＝VT1＝VD， iL达到负最大值。
t
VD
D
rT IO iD
T
iT
rT
iD
(a) 电路
t
t 0 t1 vT (v CE ) t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t t10 9
iT
电压限制线
R E
I CM
N C
VD
vT
电流限制线 10us功率限制线
vT
t
td PT t ri
IO
B
t fv
t on PT vT iT
ts
t rv t fi
第8章
谐振开关型变换器 --软开关技术（soft-switch）
1
现代电力电子的发展------高频化
CLLC谐振型双向DC-DC变换器的研究与设计
CLLC谐振型双向DC-DC变换器的研究与设计CLLC谐振型双向DC-DC变换器的研究与设计一、引言随着电力电子技术的快速发展和电能需求的增加，双向变换器在能量转换和电力传输的过程中扮演着重要的角色。
双向DC-DC变换器是一种能够实现能量的双向传输和双向控制的电力转换装置。
CLLC（Capacitor-Inductor-Capacitor）谐振型双向DC-DC变换器因其具有低开关损耗、高效率、小体积等优点，逐渐成为研究的热点。
二、CLLC谐振型双向DC-DC变换器原理CLLC谐振型双向DC-DC变换器由两个桥臂组成，每个桥臂上分别有一个磁性元件和一个电容。
变换器通过控制开关管的开关状态，实现能量在两侧的双向传输。
具体来说，当开关状态改变时，交流电源会将能量传输到电容器和磁性元件中。
当能量需要从输出端传输到输入端时，电容和磁性元件从能量储能状态转变为能量释放状态。
CLLC谐振型双向DC-DC变换器的主要特点可以归结为：流通电流小、电压应力低、效率高等。
三、CLLC谐振型双向DC-DC变换器的关键问题与设计要点1. 谐振频率设计CLLC谐振型双向DC-DC变换器在工作时采用谐振方式，因此谐振频率的选择至关重要。
合适的谐振频率可以有效降低开关损耗和电磁干扰。
设计中需要考虑到输入电压范围、输出电流等因素，通过合理选择电容器和磁性元件的参数来确定谐振频率。
2. 控制策略设计CLLC谐振型双向DC-DC变换器的控制策略对其工作稳定性和效率有着重要影响。
常见的控制策略包括：电流控制、电压控制、模型预测控制等。
根据具体应用场景，选择合适的控制策略可以提高系统的性能。
3. 开关管和磁性元件的选择开关管的选择需要考虑到其承受的电压和电流大小，以及开关速度等因素。
磁性元件（如电感器、变压器等）的选择需要满足谐振频率要求、承受电流和电压的能力，并尽量减小磁性元件的体积和重量。
四、CLLC谐振型双向DC-DC变换器设计实例以某电动汽车充电桩充电器为例，设计一个具有高效率、小体积的CLLC谐振型双向DC-DC变换器。
谐振复位双开关正激变换器
谐振复位双开关正激变换器CATALOGUE目录•引言•谐振复位双开关正激变换器的工作原理•控制电路与驱动设计•变换器的性能评估•变换器的应用案例与比较•总结与展望引言CATALOGUE 01定义与特性类型与分类谐振复位双开关正激变换器概述工作原理应用领域工作原理和应用领域目的本报告旨在详细介绍谐振复位双开关正激变换器的工作原理、特性、应用领域等方面的内容，为读者提供全面的了解和参考。
结构本报告首先介绍谐振复位双开关正激变换器的概述和工作原理，然后分析其特性、性能优势以及应用领域，最后总结报告内容并展望未来发展趋势。
本报告的目的和结构谐振复位双开关正激变换器的工作原理CATALOGUE02工作模式说明工作模式1在输入电压的正半周，开关管Q1导通，谐振电容Cr与主变压器Tr的原边绕组Lp1谐振，将能量传递到副边，同时给输出电容Co充电，为输出负载提供能量。
工作模式2在输入电压的负半周，开关管Q2导通，谐振电容Cr与主变压器Tr的原边绕组Lp2谐振，同样将能量传递到副边，维持输出电压稳定。
开关管Q1、Q2谐振电容Cr主变压器Tr输出整流二极管D1、D2关键元器件及其功能输入电压波形为正弦波，经过全桥整流后得到脉动的直流电压。
为具有一定死区的互补PWM波，用于控制开关管的导通与关断。
在开关管导通期间，谐振电容电压近似为正弦波；在开关管关断期间，谐振电容通过主变压器原边绕组放电。
在开关管导通期间，原边绕组电流逐渐上升；在开关管关断期间，原边绕组电流通过谐振电容放电回路逐渐减小。
根据负载情况和输出电压要求，副边绕组电压电流波形会有所不同，但总体上呈现稳定的直流特性。
工作波形和电压电流特性开关管驱动波形原边绕组电流波形副边绕组电压电流波形谐振电容电压波形控制电路与驱动设计CATALOGUE03010203调制方式选择控制策略及实现方法软开关技术控制算法设计变换器的性能评估CATALOGUE04评估方法通过对变换器输出波形进行观测和分析，可以判断其工作稳定性和效率。
谐振变换器
L C
③（t3~t4）阶段：
Ui
D
Io
t3时刻以后，L向C反向充电，uC S 继续下降，直到t4时刻uC=0。 O (t1~t4)阶段的谐振提供了零电压开 us(uc) 通条件。
t
在整个（t1~t4）阶段：
u c U m sin0 (t - t1 ) U i U m I o Z0 L Z0 C (8 32)
L
Ui
Co
Io
Ui
2Ui
t0 t
3、（t4~t6）阶段： uc 线性变化阶段
(t1~t4)阶段的谐振提供了零 iL 电流关断条件，开关S在零 电流下关断，电容C继续向 负载放电， 在该阶段：
u c U C3 Io (t - t 4 ) C (8 27 )
S Ts
t
Io
Io+Im
t
Ui
us
t
uD
t6时刻， uc=0。
Co Io
uC Ui t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 2Ui t0
t
4、(t6~t0)阶段：
S为断态，D为通态。 该模式一直持续到开 关S下一次开通。
iL
S Ts
t
Io
Io+Im
t
us Ui
t
uD D
Io
uC Ui t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6
2Ui t0
S Ts
t
iL
Io Io+Im
t
us Ui
t
uD uC Ui t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 2Ui t0
t
（二）M型零电流（ZCS）谐振变换器 （见教材）
二、零电压（ZVS）准谐振变换器
多输出谐振型开关电容变换器的设计与仿真
ｃ ｎ ｌ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ａ ａ ｉ ｒ ＤＣ ＤＣ ｃ ｎ ｅ ｔ ｒ ｔ ｉ ａ ｅ ｙ ｔｍａ ｉａ ｌ ｘ ｒ ｓ ｅ ｔ ｒ ｉｇ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｎ ｅ ｉ ｎ ｅ ｔｙ ｒ ｓ ａ ｃ ｆ ｔ ｅ ｃ ｐ ｃｔ － ｏ ｖ ｒ ｅ ， ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｓ ｓ ｅ ｔ ｌ ｅ ｐ ｅ ｓ ｄ ｉ ｗｏ ｋ ｎ ｒｎ ｉ ｌｓ ａ ｄ ｄ ｓｇ ｏ ｃ ｙ ｓ
匝 馋 电 潦 技 术 ．
２ １ 年 ９月 ２ ０１ ５日第 ２ 卷 第 ５期 ８
Ｔｅｅ ｏ Ｐ ｗｅ ｃ ｎ ｌ ｇ ｌｅ ｍ ｏ ｒ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｓｐ ｅ ．２ ，２ １ ，Ｖｏ ．２ ． ５ ０ １ １ ８ Ｎｏ ５
文章 编 号 ：０ ％３ ６ （０ ０ —０ ８０ １ ０ ６ ４ ２ １ ） ５０ ２ —３ １
多 输 出谐 振 型 开 关 电容 变 换 器 的 设 计 与 仿 真
胡 旭
（ 国 电子 科 技集 团公 司第 十 四研 究 所 ， 苏 南 京 ２ Ｏ） ） 中 江 １（ ９ ３ 摘 要 ：开 关 电 容 变换 器是 一 种 典 型 的 无 感 变换 器 ， 电路 中主要 由开 关 管 和 电容 器 来 实 现 电 压 变换 和 能 量 转 换 。 由 于
图 １所 示 为 多 输 出 ３倍 升 压 开 关 电 容 Ｄ ＤＣ 变 Ｇ
ｍｅｈ ｄ ｈ ｎｖ ｒｆ ｄ ｉ ｉｈ ｗｏ ｋｎ ｆｉｉｎ ｙｔ ｒ ｕ ｈ ｔｅｅ ｐ ｒｍｅ ｔａ ｄｓ ｓｅ ｓｍｕａｉｎ ． ｔｏ ，ｔｅ ｅ ｉｅ ｔ ｈｇ ｒ ｉｇ ｅｆｃｅ ｃ ｈ ｏ ｇ ｈ ｘ ｅｉ ｎ ｎ ｙ ｔｍ ｉ ｌｔ ｓ ｉ ｓ ｏ
Ｋｅ ｒ ｓ ｗｉ ｈ ｄ ｃ ｐ ｃ ｔ ｒ ｒ ｓ ｎ ｎ ； ｏ ｖ ｒｅ ｖ ｗｏ ｄ ：ｓ ｔ ｅ ａ ａ ｉ ； ｅ ｏ ａ ｔ ｃ ｎ ｅ ｔ ｒ ｃ ｏ
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+ VT T
A
Lf
If = Io
Io
Cf
Vo
VD
D
B
图8.3 硬开关、缓冲软开关、 零电压开关轨迹
首先在大电流iT=Io下，vT从0→VD，；（ CB段） 然后在高压VT=VD下，iT从Io→0。 （ BA 段）
3
8.1 硬开关、LC缓冲软开关和LC谐振零开关基本特性(续2)
软开关：有LC缓冲器时的开关过程
二、零转换(Zero-Transition)谐振变换器：变换器主电路输入电 流不经过谐振电感Lr ，Lr在电路中不参与对负载通态供电。
11
8.2 谐振开关型变换器的类型（续2）
一、零开关谐振变换器（Zero-Switching）ZVS ZCS 二、零转换谐振变换器（Zero-Transition）ZVT ZCT
iT
+ VT T
A
Lf
If = Io
D
Io
Cf
Vo
断 态
开通 过程
通态
关断 过程
断 态
rT vT
rT
VD
vT
B
VD
vT t 2t3 t 4 t5
iT
IO
vT iT vT iT t6 t 7 t8 t 9 t10 t
t1
vT、iT、rT 图8.2 零电压开通、零电流关断时
在主电路中加入Lr，Cr引发谐振， 可使开关管处于零电压、零电流状态
谐振开关型变换器
硬开关、LC缓冲软开关和LC谐振零开关基本特性 谐振开关型变换器的类型
零电压开通脉冲宽度调制（ZVS PWM）变换器
零电流关断脉冲宽度调制（ZCS PWM）变换器
直流环节并联谐振型逆变器PRDCLI
1
谐振开关型变换器
硬开关、LC缓冲软开关和LC谐振零开关基本特性
iT
+ VT T
A
Lf If = Io
iL
I f =I o
Do Cf
Vg2
+
+
ic
R
-
Cr
ZCS-PWM
图8.7 零电流关断PFM变换器
ZVS-PFM
10
8.2 谐振开关型变换器的类型
一、零开关（ZERO-SWITCHING）谐振变换器 谐振电感Lr串接在主电路中 1、零电压开通ZVS PWM：必须IoZr>VD,VT>2VD 2、零电压开通ZVS PFM：必须IoZr>VD,VT>2VD 3、零电流关断ZCS PWM：必须VD/Zr>Io,IT>2Io 4、零电流关断ZCS PFM：必须VD/Zr>Io,IT>2Io
开通：加入+VG后开关管从断态（rT＝∞）
→ 通态（rT ＝0）的过程 关断：无VG后开关管从rT＝0的通态
图8.3 硬开关、缓冲软开关、 零电压开关轨迹
→ rT＝∞的断态的过程。
6
8.1硬开关、LC缓冲软开关和LC谐振零开关基本特性(续5)
iT
+ VT T
A
Lf If = Io
Io
Cf
Vo
断 态
• 主电路处于通态时引发LC谐振使iT＝0，再切除VG关断开 关管， rT从0→∞期间，iT＝0，零电流关断。
7
8.1 硬开关、LC缓冲软开关和LC谐振零开关基本特性(续6)
断 态 开通 过程 通态 关断 过程 断 态
在断态期t＝t1时引发Lr、Cr谐振， t=t2使VT＝0后，在t3时加＋VG，rT
零开关(Zero-Switching)谐振变换器
Cr
+
Vg2 T2
-
D2 Lf
Io
D1
Cr
+
+ Lr T1 Vg1 VD
Vo Cf
T1
D1
-
iL
+ Lr iL
Vg1 VD VL D
Lf
Io
Vo Cf
VL DVDRVDRZVS-PWM
ZVS-PFM
D1 T1 Vg1 VD
Lr
Lf T2 Vcr D2
Vo
rT vT
rT
vT VD
vT t 2t3 t 4 t5
iT
IO
vT iT vT iT t6 t 7 t8 t 9 t10 t
从∞→0，在VT从∞→0的开通过程
中，VT＝0，Pon＝0，t≥t4建立iT时， rT已为0，Pon＝0，实现零电压开 通。 在通态期t＝t6时引发Lr、Cr谐振，
t1
vT、iT、rT 图8.2 零电压开通、零电流关断时
（2）关断：(C →A →P →A )
图8.3 硬开关、缓冲软开关、 零电压开关轨迹
一旦无VG，rT↑、VT↑、iC↑、iT从Io→0期间，VT同时从0→VD， 工作点轨迹为C→A，P'off很小。然后在IT≡0情况下，从 A→P→A(无关断损耗)
5
8.1 硬开关、LC缓冲软开关和LC谐振零开关基本特性(续4)
SPWM改善输出波形)，减小LC滤波器及变压器的重量
和体积。但使硬开关变换器的开关损耗成比例的提高。 • 引入LC缓冲器后软开关能降低开关器件的功耗，但L、 C、R的功耗使整个变换器的效率不一定能提高。 • 而零开关技术可消除开通关断损耗。是电力电子变换
器高频化最理想的技术。
9
8.2 谐振开关型变换器的类型（续1）
开通 过程
通态
关断 过程
断 态
rT vT
rT
VD
D
vT
B
VD
vT t 2t3 t 4 t5
iT
IO
vT iT vT iT t6 t 7 t8 t 9 t10 t
t1
vT、iT、rT 图8.2 零电压开通、零电流关断时
• 主电路开关管处于断态时，引发LC谐振使VT＝0，再加VG
开通开关管， rT从∞→0期间，VT＝0，零电压开通。
t=t7使iT＝0后，在t8时切除+VG，rT
从0→∞的关断过程中iT＝0，Poff＝0， t≥t9建立VT时，rT已为∞，iT＝0，
图8.3 硬开关、缓冲软开关、 零电压开关轨迹
Poff=0，实现零电流关断。
8
8.1 硬开关、LC缓冲软开关和LC谐振零开关基本特性(续7) • 提高变换器 的开关频率fs可改善变换器的特性(如
（1）开通： (A →Q →E→C)
图8.3 硬开关、缓冲软开关、 零电压开关轨迹
一旦有VG，iT↑，LS使工作点从A→Q。在VT＝VD－Ldi/dt＝ VQ<VD下。iT从0→Io。然后在大电流iT＝Io下，VT从VQ→0
4
8.1 硬开关、LC缓冲软开关和LC谐振零开关基本特性(续3)
软开关：有LC缓冲器时的开关过程
Io
Cf
Vo
VD
D
B
图8.3 硬开关、缓冲软开关、 零电压开关轨迹
开关器件的两种状态：通态（C点）、断态（A点）； 两种过程：开通、关断。
硬开关： (1)硬开关之开通 :(A→B→C)
首先在高压vT=VD下，iT从0→Io，；（AB段）
然后在大电流下iT=Io下，vT从VD→0。（BC段）
2
8.1 硬开关、LC缓冲软开关和LC谐振零开关基本特性(续1) (2)硬开关之关断过程: (C →B→ A)