DCM LCC諧振變換器優(yōu)化控制的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)

摘要：基于斷續(xù)模式串并聯(lián)(Discontinuous Current Mode LCC，簡(jiǎn)稱DCM LCC)諧振變換器的數(shù)學(xué)模型，提出了LCC諧振變換器在DCM下的優(yōu)化控制方法的數(shù)字化控制程序實(shí)現(xiàn)，使原來(lái)斷續(xù)的諧振電流達(dá)到了臨界斷續(xù)的工作模態(tài)。根據(jù)LCC諧振變換器數(shù)學(xué)模型中關(guān)于臨界斷續(xù)頻率的公式，利用現(xiàn)代高速數(shù)字化控制芯片，實(shí)時(shí)采樣電路的運(yùn)行狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上以臨界斷續(xù)頻率為上限，調(diào)整電路工作頻率，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化控制方式下的調(diào)頻調(diào)壓。在搭建的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)上完成了優(yōu)化控制方式的實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果驗(yàn)證了控制方法的可行性。
關(guān)鍵詞：變換器；斷續(xù)電流模式；軟開(kāi)關(guān)

1 引言
工作于DCM的LCC諧振變換器由于能較好地實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)，有較寬的輸出電壓范圍，可以工作于負(fù)載開(kāi)路短路狀態(tài)，因此得到了廣泛應(yīng)用和研究。但在DCM下，電流斷續(xù)的時(shí)間內(nèi)，電路的輸入電壓源未曾向負(fù)載傳輸任何能量，因此導(dǎo)致了能量傳輸效率降低。為了避免此缺陷，同時(shí)又保證軟開(kāi)關(guān)，采用LCC諧振變換器DCM下的優(yōu)化控制方式是一個(gè)很好的解決策略，即臨界斷續(xù)開(kāi)關(guān)頻率下的控制方式。
這里以此為出發(fā)點(diǎn)，提出了LCC諧振變換器優(yōu)化控制的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方法，并且搭建了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，驗(yàn)證了此控制方法的正確性。

2 電路工作原理
圖1為典型的具有容性濾波輸出的LCC諧振變換電路拓?fù)洹T1～VT4為開(kāi)關(guān)管；VD1～VD4為其反并聯(lián)二極管；Cr，Lr為串聯(lián)諧振電容、電感；Cp為并聯(lián)諧振電容(Lr，Cp為變壓器在高頻工作狀態(tài)下的寄生參數(shù)，分別代表變壓器折算到初級(jí)的繞組漏感和匝間電容)；VDo1～VDo4為輸出整流二極管；Co為輸出濾波電容，且Co遠(yuǎn)大于Cr，Cp；Ro為輸出負(fù)載：n為變壓器變比；Ue為折算到變壓器初級(jí)的等效輸出電壓；uCr，uCp分別為Cr，Cp兩端電壓；ir為諧振電流。圖中所有器件均假設(shè)為理想器件。

根據(jù)VT1，VT4(或VT2，VT3)開(kāi)通瞬間，uCp是否被Uo箝位，可將電路的DCM分為兩種模式。電路工作于模式2時(shí)，由于VT1，VT4(或VT2，VT3)開(kāi)通時(shí)，uCp已被Uo箝位，故不再參與此時(shí)的諧振，Cr，Lr組成LC串聯(lián)諧振，ir持續(xù)時(shí)間為半個(gè)LC諧振周期。為保證電路工作時(shí)開(kāi)關(guān)管工作于軟開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)，開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度滿足一定的條件更有利于電路工作。基于以上考慮，選擇設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)闹C振參數(shù)使電路的工作模式為模式2，其詳細(xì)工作過(guò)程可分為8個(gè)工作狀態(tài)。由于電路的對(duì)稱性．只需分析其中半個(gè)開(kāi)關(guān)周期的4個(gè)工作模態(tài)。圖2示出工作模式2下電路的波形圖。