串并聯(lián)諧振DC-DC變換器拓撲性能

目前市面上常見的串并聯(lián)諧振結構的轉換器，其基本電路圖大多如下圖所示。從下圖中我們可以看到，該種類型的轉換器諧振網絡由三個諧振元件（Lr、Cs和Cp）組成。從電路結構上看，這種串并聯(lián)式的諧振轉換器結合了串聯(lián)和并聯(lián)結構兩種轉換器的特點。它的諧振電流回避并聯(lián)諧振電路的諧振電流要小，因諧振電容Cp的存在，串并聯(lián)轉換器在空載時能夠很好的調節(jié)輸出電壓。同時，由于輸出端傳接Lf電感，不僅有效匹配了回路阻抗值，也可以改善輸出電流的紋波狀態(tài)。


然而，盡管串并聯(lián)諧振結構的轉換器擁有串聯(lián)、并聯(lián)兩種轉換器的優(yōu)勢，但是這種結構的諧振轉換器在作為電源使用時，也不可避免的存在一些缺點。其中最嚴重的一個問題是在這個電路系統(tǒng)中同時包含有三個諧振元件，一旦出現(xiàn)故障的話工程師很難快速的判斷故障節(jié)點位置，分析起來比較復雜。同時，這種結構使其在輕載狀態(tài)下時具有比較低的效率，也不適合在高的輸入電壓狀態(tài)下應用。

半橋串聯(lián)諧振DC-DC變換器拓撲性能

半橋串聯(lián)諧振結構的DC-DC變換器目前被廣泛的應用在汽車、工業(yè)和電網系統(tǒng)中，這種變換器具有開關損耗小、拓撲結構相對簡單等優(yōu)勢，是一種相對而言比較基礎的變換器類型。

下圖中展示的是半橋串聯(lián)諧振DC-DC變換器的基本拓撲結構。可以從圖中看出，它是由兩個功率的MOS管Q1、Q2組成開關網絡，諧振電容Cr和諧振電感Lr串聯(lián)組成諧振網絡。由于諧振網絡與負載相串聯(lián)，所以從結構上看，諧振網絡和負載構成一個分壓器。

在工作中，半橋串聯(lián)諧振的DC-DC轉換器通過改變開關管的開關頻率進行轉換，諧振網絡的輸入電壓頻率也將同步發(fā)生改變，諧振網絡的阻抗也將發(fā)生改變，并進一步影響負載端的電壓發(fā)生相應的變化。由于這種分壓作用，串聯(lián)諧振變換器的直流電壓增益≤1，當電路的開關頻率工作在諧振頻率Lr和Cr諧振點時，諧振網絡的阻抗達到最小，輸入的電壓絕大部分傳遞到負載端，此時變換器的直流電壓增益最大為1。

作為一種相對而言比較基礎的、應用也非常廣泛的轉換器，串聯(lián)諧振型的DC-DC轉換器在工作中的優(yōu)點是電路拓撲結構比較簡單，它的關斷損耗和開關損耗比較小，且沒有輸出濾波電感，因此復變整流二極管上的電壓應力也比較小。除此之外，該類型的變換器電路循環(huán)電流比較低，能量循環(huán)也相對較低一些。

但串聯(lián)諧振變換器在作為電源來使用時也有一些自身的缺點。一個比較大的缺陷就是它的選擇性比較差，由于諧振網絡與案件與負載串聯(lián)，開關頻率直接受到負載電路的影響，因此在輕載或空載時輸出電壓無法調整。除此之外，串聯(lián)諧振變換器的輸出直流濾波電容必須承受較高的紋波電流、而當輸出電壓增加時，開關頻率必須提高以維持輸出電壓的穩(wěn)定，諧振網絡的能力將增加且產生較高的關斷電流，因此不適合在高輸入電壓下應用。

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