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在图3中,每条曲线上,用符号‘+’表示的最高值被称为“峰值增益”,其位于两个谐振频率ωp和ωr之间。随着输出负载越来越大,峰值增益的值逐渐减小,其位置向更高频率移动。同时,用符号‘×’标注的ωr处的谐振增益却是固定的,并不随输出负载的变化而变化。从增益曲线可看出,在ZVS区域,当加载在谐振网络上的工作频率增加时,增益减小,输出电压降低。
LLC谐振转换器的实际电压转换比
图4所示为一个具有杂散电容的LLC谐振转换器的实际电路。杂散电容通常由变压器绕组结构和次级端整流器的输出电容决定。一般来说,在输出端存在部分负载时,这些参数不影响增益曲线,然而,随着负载阻抗Rac的增大,其对增益失真的影响会变得越来越显著,最终导致转换器的工作异常。
图4 带杂散电容的实际LLC谐振转换器
考虑到杂散电容,尤其是高频变压器初级端绕组上分布的杂散电容,L-L-C阻抗的分压公式可表示如下:
(3)
转换器的电压转换比也可利用基波近似原理计算得到。
(4)
这里,,,,,,而Rac和Vd可分别表示为和Vin/2。
式4中可观察到3个谐振频率。其中两个谐振频率与理想电压转换比情况中的相同;ωp和ωr分别由{(Lm+Lr)&Cr}和{Lr&Cr}决定。第三个是ωs,其由谐振电感和杂散电容(Lr+Cs)形成。图5所示为利用该式得到的负载条件分别为20%、10%及空载时的电压转换比。从图5可看出,当工作频率增加时,电压增益减小,但在工作频率超过因Lr和Cr发生的谐振频率之后,增益开始缓慢增加。随着输出负载减小,增益增加速度越来越快。若没有考虑到这种实际情况,设计出的转换器将无法控制输出电压。