阐述半桥LLC 谐振电路的工作原理和特点,并且用MATLAB 对LLC 谐振进行了仿真,分析了其工作区域。 在此基础上,运用NCP1653 提供PFC 电路,NCP1396 (压控震荡器)为电路提供保护功能,单片机芯片S3F84K4 通过编程为电路提供智能控制,设计了一款大功率智能充电器。通过测试,该款充电器能很好的实现充电功能。
0 引 言
充电器与人们的日常生活密切相关,充电器充电性能的好坏与被充电池的使用寿命、充电效率等息息相关。由于外界温度变化,电网电压波动,因而大大降低了充电器充电性能的稳定性,这就需要有一种能自我调节的系统,遇到外界的干扰能实时做出回应,保证充电的稳定性,不损坏被充电的电池。智能控制在此能提供一种很好的解决方案。电源行业已经开始在其产品中运用智能控制,通过单片机的编程对过压、过流情况做出判断,为电池提供保护。 LLC 谐振变换器在充电器的运用也是越来越多,LLC 谐振变换器的拓扑本身具有一些优越的性能,可以实现原边开关管在全负载下的零电压软开关( ZVS ( Zero VoltageSwitch) ) ,副边整流二极管电压应力低,因此高输出电压的情况下可以实现较高的效率等。 这使得LLC 谐振变换器特别适合高输出电压的应用场合。 今后电源的发展方向是用单片机来完成所有功能,包括:脉宽调控、反馈、过压过流保护等等。
下面介绍的就是一款应比亚迪公司(B YD) 的要求,设计出的一种基于单片机的智能充电器。该充电器对充电过程进行智能控制,系统中的管理电路还具有保护功能,可防止电池的过充和过放对电池造成损坏。
1 LLC 谐振变换器
本充电器设计中要考虑整流滤波、能量转换,电路保护、软件设计等。 而LLC 谐振变换器是能量转换中最重要的部分,关系到充电器性能的好坏。 下面着重介绍其基本结构、数学模型及时序分析。
1. 1 LLC 谐振变换器的基本结构
图1 所示为LLC 谐振变换器的原理图。 串联谐振电感Lr 、串联谐振电容Cr 和并联谐振电感Lm ,构成LLC 谐振网络, Cr 也起到隔直作用[3 ] 。 在变压器次级,整流二极管直接连接到输出电容Co上。
图1 LLC 谐振变换器的原理图
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