DCM LCC谐振变换器优化控制的数字化实现

摘要：基于断续模式串并联(Discontinuous Current Mode LCC，简称DCM LCC)谐振变换器的数学模型，提出了LCC谐振变换器在DCM下的优化控制方法的数字化控制程序实现，使原来断续的谐振电流达到了临界断续的工作模态。根据LCC谐振变换器数学模型中关于临界断续频率的公式，利用现代高速数字化控制芯片，实时采样电路的运行状态，在此基础上以临界断续频率为上限，调整电路工作频率，实现了优化控制方式下的调频调压。在搭建的实验样机上完成了优化控制方式的实验，其结果验证了控制方法的可行性。
关键词：变换器；断续电流模式；软开关

1 引言
工作于DCM的LCC谐振变换器由于能较好地实现软开关，有较宽的输出电压范围，可以工作于负载开路短路状态，因此得到了广泛应用和研究。但在DCM下，电流断续的时间内，电路的输入电压源未曾向负载传输任何能量，因此导致了能量传输效率降低。为了避免此缺陷，同时又保证软开关，采用LCC谐振变换器DCM下的优化控制方式是一个很好的解决策略，即临界断续开关频率下的控制方式。
这里以此为出发点，提出了LCC谐振变换器优化控制的数字化实现方法，并且搭建了实验样机，验证了此控制方法的正确性。

2 电路工作原理
图1为典型的具有容性滤波输出的LCC谐振变换电路拓扑。VT1～VT4为开关管；VD1～VD4为其反并联二极管；Cr，Lr为串联谐振电容、电感；Cp为并联谐振电容(Lr，Cp为变压器在高频工作状态下的寄生参数，分别代表变压器折算到初级的绕组漏感和匝间电容)；VDo1～VDo4为输出整流二极管；Co为输出滤波电容，且Co远大于Cr，Cp；Ro为输出负载：n为变压器变比；Ue为折算到变压器初级的等效输出电压；uCr，uCp分别为Cr，Cp两端电压；ir为谐振电流。图中所有器件均假设为理想器件。

根据VT1，VT4(或VT2，VT3)开通瞬间，uCp是否被Uo箝位，可将电路的DCM分为两种模式。电路工作于模式2时，由于VT1，VT4(或VT2，VT3)开通时，uCp已被Uo箝位，故不再参与此时的谐振，Cr，Lr组成LC串联谐振，ir持续时间为半个LC谐振周期。为保证电路工作时开关管工作于软开关工作状态，开关管的驱动脉冲宽度满足一定的条件更有利于电路工作。基于以上考虑，选择设计适当的谐振参数使电路的工作模式为模式2，其详细工作过程可分为8个工作状态。由于电路的对称性．只需分析其中半个开关周期的4个工作模态。图2示出工作模式2下电路的波形图。