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申请上海交通大学工程硕士专业学位论文LLC半桥谐振电路的设计与应用学校：上海交通大学院系：微纳科学研究院班级：Z0834021学号：1083402006工程硕士生:董艳工程领域：电子与通信工程导师Ⅰ：戴庆元（教授）导师Ⅱ：上海交通大学电子信息与电气工程学院2011年1月DesignandApplicationofLLCHalfbridgeResonantcircuitAuthor：DongYanSpecialty:SemiconductorScienceAdvisorⅠ:Prof.DaiQingyuanAdvisorⅡ:SchoolofElectronicsandElectricEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityShanghai，P.R.ChinaJan，2011上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日上海交通大学工程硕士学位论文摘要~I~LLC半桥谐振电路的设计与应用摘要现代开关电源要求具有较高的功率密度和平滑的电磁干扰（EMI）信号，并且所需要的电子元器件数量少、效率高。虽然在这方面可选的DC-DC拓扑众多，但是LLC半桥谐振电路凭借其软开关的特点在满足以上要求拥有独特的优势。对比常规谐振器，LLC型谐振变换器具有许多优点。首先，它可以在输入和负载大范围变化的情况下调节输出，同时开关频率变化相对很小。第二，它可以在整个运行范围内，实现零电压切换（ZVS）。最后，所有寄生元件，包括所有半导体器件的结电容和变压器的漏磁电感和激磁电感，都是用来实现ZVS的。本文首先对各种谐振变换器的优缺点进行了比较，总结出LLC谐振变换器的主要优点。并以90W电脑适配器项目为设计目标，对整个系统进行测试，验证理论提出的优化方案。90W电脑适配器LLC前级使用PFC电路，后级使用LLC半桥谐振电路。文章第一部分总结了不同谐振变换器的优缺点，介绍了LLC型谐振变换器的原理，并对LLC半桥谐振电路在各个时间周期的工作特性和原理进行逐一阐述和分析。第二部分阐述了对LLC半桥谐振电路进行简化和建模，通过分析LLC谐振电路频域直流特性，总结实际设计要素。第三部分提出实际优化方案，其中包括设计主变压器设计和关键元器件的选择，并从实验结果中验证。最后，通过对90W电脑适配器项目的设计，包括PFC电路设计部分和LLC半桥谐振电路部分，逐步说明设计流程和解决方案。测试部分不仅针对应用LLC半桥谐振的90W电脑适配器，同时协助测试分析市场上其他拓扑结构的同等功率等级电脑适配器。通过比较，90W半桥谐振适配器在效率方面有着明显的优势，并在待机功耗等其他方面表现优良。关键词：LLC,半桥谐振电路,MOSFET,软开关上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACT~II~DesignandApplicationofLLCHalfbridgeResonantCircuitABSTRACTModernswitchingpowerdemandspowersupplywithhighpowerdensity,smoothEMIsignal,andhighefficiency,lessexternalcomponents.AlthoughtherearevariableDC-DCtopologyinthisfield,LLChalfbridgeresonantcircuithasuniqueadvantagesbecauseofitsZVS(ZeroVoltageSwitching)feature.Asforothernormalresonantcircuit,LLCresonantcircuithaslotsofvirtue.Firstly,LLCresonantcircuitisabletoadjustoutputwheninputvoltageandoutputloadchangeinwiderange.Meanwhileitsswitchingfrequencyhaslittlechangecomparestoothernormalresonantcircuit.Secondly,LLCresonantcircuitisabletoachieveZVSwithinwholeoperationrange.Lastly,inLLCresonantcircuit,allthecomponentsaretoachieveZVS,includingallcapacitor,leakageinductorandmagnetizinginductoroftransformer.Inthisarticle,differentresonantcircuitsarecontrastedandmainadvantagesofLLCresonantcircuitcomesoutthroughthecomparison.Thenthrough90Wadaptorproject,theoptimizationproposalsareverifiedinexperimentbytestingwholeboard.Therearetwostagesin90Wadaptor,firststageisPFCcircuitbasedonL6563,andsecondstageisLLChalfbridgeresonantcircuitbasedonL6599.Firstpartofthisarticleistoconcludevirtueanddefectofdifferentresonantcircuitandintroducetheprinciple.Theworkingfeatureandprincipleareexplainedonebyonewhencircuitworkingindifferentperiod.Insecondpartofthisarticle,LLChalfbridgeresonantcircuitsimplificationandmodelbuildareintroduced.ThroughconversionratioofLLCresonantcircuit,themaindesignkeypointsareconcluded.Someoptimizationproposalsare上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACT~III~raisedinthethirdpartofthisarticle,includingdesignkeypointsofmaintransformerandkeycomponentsselection.Theyareneededtobeverifiedinexperiment.Inthelastpartofthisarticle,byworkingonproject-90Wadapterfornotebook,thedesignflowchartislistedstepbystep.BothPFCcircuitandLLChalfbridgeresonantcircuitareincluded.Meanwhile,therelativeproblemsinexperimentarealsoraisedanditssolutionisprovidedaccordingtopersonalpointofview.Thetestingjobisnotonlyforthis90WLLChalfbridgeresonantadaptor,butalsoother90Wadaptorwithdifferenttopology.Bycomparedwithothertopoloies,90WhalfbridgeLLChasobviousadvantageonefficiency.Forotherfactors,italsoperformsverywell.KEYWORDSLLC,Halfbridgeresonantcircuit,MOSFET,ZVS上海交通大学工程硕士学位论文符号说明~IV~符号说明Abbreviations缩略语Fullspelling英文全名Chineseexplanation中文解释PFCPowerFactorCorrector功率因数校正器ZVSZeroVoltageSwitching零电压开通SRCSeiresResonantCircuit串联谐振电路PRCParallelResonantCircuit并联谐振电路SPRCSeires-ParallelResonantCircuit串并联谐振电路★注：在此缩略语按字母顺序排列，并非按文中出现顺序排列。上海交通大学工程硕士学位论文目录~V~目录摘要..............................................................................................................................IABSTRACT...................................................................................................................II符号说明.......................................................................................................................IV第一章引言.....................................................................................................................11.1课题研究背景与意义............................................................................................................................11.2课题研究内容与任务............................................................................................................................21.2.1课题研究内容................................................................................................................................21.2.2课题研究任务..........................................................................