半桥LLC谐振变换器的建模及仿真研究吴张勇陈小鹏于建阁齐立鹏（浙江师范大学数理与信息工程学院金华）摘要：近些年来，由于LLC谐振变换器具有开关损耗小，功率密度高等优点受到广大工程师的青睐。本文介绍了半桥型LLC谐振变换器拓扑的工作原理，通过基波等效模型分析了电路的直流增益特性，利用Matlab软件绘出了其直流增益曲线，并以此增益曲线为依据讨论了各参数对LLC谐振变换器的影响，以24V/192W电源为例计算出了LLC谐振变换器的变压器匝比、谐振电感、谐振电容和励磁电感等参数。最后，我们用Saber软件进行仿真，通过更改一些参数的方法验证了上述理论分析的正确性。关键词：LLC谐振变换器；建模分析；高功率密度；Saber仿真中图分类号：N945.12文献标识码：AModelingandSimulationAnalysisofHalf-bridgeLLCResonantConverterWUZhangyongCHENxiaopengYUjiangeQIlipeng(CollegeofMathematics，PhysicsandInformationEngineering，ZhejiangNormalUniversity，Jinhua，China）Abstract:Inrecentyears,theLLCresonantconverterwithasmallswitchingloss,highpowerdensityadvantageisfavoredbythemajorityofengineersofallages.Introductionwasmadetotheworkingprincipleoftopologyforthehalf-bridgeLLCresonantconverterinthispaper,throughfundamentalanalysisofthecircuitequivalentmodeloftheDCgaincharacteristicsuseofMatlabsoftwareplotstheDCgaincurve,andasabasisfordiscussionofthevariousparametersontheimpactofLLCresonantconverter,forexampleto24V/192WcalculatetheLLCresonantconvertertransformerturnsratio,resonantinductor,resonantcapacitorandthemagnetizinginductanceandotherparameters.Finally,weusetheSabersimulationsoftware,verifiedthecorrectnessofthetheoreticalanalysisbychangingtheparameters.Keywords:LLCresonantconverter;Modelingandanalysis;highpowerdensity;SaberSimulation0引言从技术上看，几十年来推动电力电子技术水平不断提高的主要标志是高频化、高效率、高功率密度等[1]。为了增加功率密度，必须实现高频化，即提高开关频率，但又要同时提高变换器的效率，就必须减小开关损耗，谐振变换器正是由于其开关损耗小等优点得到了广泛的应用。LLC谐振变换器理论上可实现初级开关管零电压开通(ZVS)，且关断电流较小，次级整流管可实现零电流开断(ZCS)的特点[2]，它既吸取串联谐振变换器谐振槽路电流随负载轻重而变化，轻载时效率较高的优点，又兼具并联谐振变换器在空载下也能稳定工作。因此，LLC谐振变换器是一种比较理想的谐振变换器拓扑，对其研究具有重要的理论意义和实用价值[3]。1原理概述半桥LLC谐振变换器拓扑结构如图1所示，谐振回路由谐振电感(串联电感)和励磁电感（并联电感)以及一个谐振电容串联组成，变换器由该三元件组成，也由此而得名。D1D2CsLsLp+Vin-Co-+S1C1RLDs1S2C2Ds2Uon:1:1图1半桥LLC谐振变换器拓扑结构LLC谐振变换器有两个谐振频率,一个是由和串联谐振决定,此时并联电感上的电压被输出电压箝位，不参与谐振；另一个由、、和三者的并联谐振决定。即：半桥LLC谐振变换器在一个周期内可以分为6个工作模式，其中为串联谐振电流，为并联电感电流。工作模式1(t0~tl):t0时刻，谐振电感电流给开关管S1的寄生电容放电，S1的漏源电压开始下降，当降到零时，S1的体二极管开始导通，为S1的零电压开通提供了条件。此模式下整流二极管D1导通，并联电感Lp上的电压被变压器钳位在n倍输出电压上，其中n为变换器匝比，因此只有和参与谐振。工作模式2(tl~t2):t1时刻，S1零电压开通。此时仍不参与谐振，其上的电流线性上升，在t2达到了峰值，按正弦波规律增加。次级二极管极管仍是D1导通，流过D1的电流是和之差。t2时刻，，D1电流为0，副边二极管零电流关断。工作模式3(t2~t3):t2时刻D1关断后，输出侧与谐振网络完全分开，输出电感给负载供电。此模式下也以并联谐振频率谐振参与谐振，，到t3时刻S1以较小的电流关断。接下来的半个工作周期和上面的工作过程相似，只是方向相反了。从上面的分析可看出开关管S1和S2都实现了零电压开通，...