不對(duì)稱(chēng)半橋諧振反激變換器的實(shí)現(xiàn)原理和控制模型

前言：

小功率反激變換器目前主要是ACF應(yīng)用的多，但是最近又有一種新穎的拓?fù)洳粚?duì)稱(chēng)半橋諧振反激開(kāi)始展現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。

這種不對(duì)稱(chēng)半橋諧振反激變換器的實(shí)現(xiàn)與多年前的不對(duì)稱(chēng)半橋正激變換器的實(shí)現(xiàn)思路相似，在高端開(kāi)關(guān)開(kāi)通后存儲(chǔ)或傳遞功率，再利用電路中參數(shù)諧振實(shí)現(xiàn)低端開(kāi)關(guān)ZVS，然后在開(kāi)啟低端開(kāi)關(guān)。怎么聽(tīng)起來(lái)也和ACF也一樣，道理就這么多，我們看圖說(shuō)話(huà)就好：

上圖是不對(duì)稱(chēng)諧振反激的功率框架，其中原邊兩個(gè)開(kāi)關(guān)互補(bǔ)導(dǎo)通，頻率固定，通過(guò)調(diào)整占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)。當(dāng)高端開(kāi)關(guān)開(kāi)通時(shí)，在VHB中點(diǎn)產(chǎn)生0~VIN的方波，加到諧振電感LR和CR上，電流流入諧振電容，諧振電容的電壓升高。

當(dāng)高端開(kāi)關(guān)關(guān)閉后，諧振電流帶走半橋中點(diǎn)的電荷為下管實(shí)現(xiàn)ZVS，其原理和LLC一致。然后由諧振電容放電，變壓器將功率傳遞到副邊實(shí)現(xiàn)傳遞。在實(shí)際應(yīng)用中，小功率的諧振電感一般會(huì)用變壓器漏感代替。

如同半橋LLC一樣，加到諧振腔的電壓為VIN/2，所以在占空比為0.5時(shí)，輸出VIN*N/2的電壓到副邊，同理縮窄占空比也能實(shí)現(xiàn)輸出電壓降低的調(diào)整。當(dāng)占空比大于0.5時(shí)，高端導(dǎo)通時(shí)長(zhǎng)度更長(zhǎng)，諧振電感存儲(chǔ)的能量更大，所以可以讓諧振的增益高于1，這一塊調(diào)節(jié)曲線(xiàn)也是單調(diào)的。

占空比0.4，滿(mǎn)負(fù)載穩(wěn)態(tài)：

可見(jiàn)副邊二極管電流是半個(gè)正弦波，并且實(shí)現(xiàn)了ZCS，這樣的電流波形對(duì)反激變換器來(lái)說(shuō)，副邊二極管的應(yīng)力問(wèn)題就解決了，EMC問(wèn)題也就很安逸了。

占空比0.5，滿(mǎn)負(fù)載穩(wěn)態(tài)：

占空比0.75，滿(mǎn)負(fù)載穩(wěn)態(tài)：：

拓?fù)淇刂颇Ｐ虯C分析：

在我關(guān)注的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)（占空比0.4處）我進(jìn)行了從占空比控制到輸出電壓的頻率響應(yīng)測(cè)試（50~50KHz），從掃描得到的曲線(xiàn)來(lái)看：在低頻處(1KHz)存在雙極點(diǎn)和-180deg相移，這與直接頻率控制的LLC變換器類(lèi)似。

這樣大幅度的限制了系統(tǒng)的閉環(huán)帶寬，變換器的反饋補(bǔ)償方法與LLC類(lèi)似，大家可以看曲線(xiàn)感受一下。另外一點(diǎn)就是可能對(duì)AC文波的抑制效果較差，因?yàn)榇┰筋l率較低的關(guān)系，音頻抗擾的性能也會(huì)下降。

小結(jié)：

本文測(cè)試了不對(duì)稱(chēng)半橋諧振反激變換器的功率級(jí)的時(shí)域和頻域性能，而且在實(shí)際應(yīng)用中，諧振電感用漏感代替，諧振電容的體積也很小，在ZVS+高頻器件共同作用下系統(tǒng)的功率密度就相當(dāng)有優(yōu)勢(shì)。