一种基于数字控制的谐振变换器设计

可见，在相同归一化频率点对应不同的负载点，即当保持变换器的输入、输出电压不变时，随着负载变化，变换器的增益曲线相应改变，负载越重，即Q值越大，变换器工作频率也越大。此设计通过改变开关管的工作频率，维持输出电压恒定。LLC谐振变换器的直流特性可以被分为ZVS区域和ZCS区域，一般变换器避免设计在ZCS区域。其中ZVS区域又可被分为两部分：区域1和区域2，当运行在区域2时，变换器类似于普通串联谐振变换器。因此设计时使变换器工作在谐振频率点fs偏左一点，以实现全负载范围的ZVS，并保证较高的效率。对于谐振变换器，一个完整的开关周期由一系列子区间和对应不同组合的运行模态。根据LLC谐振变换器开关管和二极管的导通和关断，每一个开关周期的工作过程被分为8个子区间，每个子区间对应一个等效电路。通过分析时域等效电路，得到每个开关周期的具体工作波形，图3示出LLC谐振变换器运行在区域1，即满足fmffs工作频率范围时的工作波形。

[t0～t2]阶段，VQ1导通，谐振电流iLr开始以正弦形式增加，iLr大于励磁电流iLm。根据变压器极性，次级二极管VD1导通。变压器被输出电压箝位，故励磁电感Lm恒压充电，变换器传输能量到次级。t1时刻iLm过零点，方向由负变为正。
[t2～t3]阶段，在t2时刻，iLr=iLm，此后Lm参与谐振，LLC谐振槽开始工作，输出被变压器隔离，二极管自然关断。
[t3～t4]阶段，VQ1和VQ2关断，为死区时间。VQ1的结电容充电，VQ2的结电容放电，从而帮助VQ2实现ZVS开通。后4个工作阶段与前4个阶段类似，这里不再详述。

3数字控制方案设计
基于数字控制的LLC谐振变换器的总体硬件结构如图4所示。LLC主电路是其核心部分，完成能量转换过程：DSP控制单元也是系统的重要部分，主要负责开关管PWM驱动信号生成，通过采样电压电流等信号完成对整个系统的控制和保护。