1.1设计的目的及意义

电力电子技术在不断增加开关电源功率密度时受到器件尺寸的限制。采取高频运行，可以大大降低器件尺寸，但是高频运行会导致过高的开关损耗。于是各种软开关随之出现，软开关技术实际上是利用电感和电容来改善开关器件的开关轨迹,减小开关损耗。最早的方法是采用RLC缓冲电路来实现。从能量的角度来看，它是将开关损耗转移到缓冲电路中消耗掉，但是这种方法对变换器的变换效率没有提高反而会使效率有所降低。所以近些年所研究的软开关技术不再采用有损耗的缓冲电路，而是真正减小开关损耗不是开关损耗的转移。而谐振式开关因其可在电压过零点开通器件，实现零电压开通，尤其是适合采用mosfet作为开关器件的装置。

最普遍的谐振转换器为LC串联谐振转换器。在该电路结构中，LC谐振网络与负荷在一起，形成分压器。通过改变驱动电压频率调节输出电压。由于分压作用，LC串联谐振转换器的增益总是小于1。在轻载条件下，相比谐振网络的阻抗而言，负载阻抗很大，全部输入电压都是加在负载上，所以在轻载情况下很难调节输出。LLC的转换器的出现，突破了串联谐振变换器的限制。通过在变压器初级绕组放一个并联电感而实现，是LC串联谐振转换器的一种改进版本。它具有许多超越串联转换器的优点，能够在较宽的电源和负载波动范围内调节输出，且全负载范围内切换可实现零电压开关（ZVS）。但因为其设计复杂困难，所以在过去很少受到关注。不过，这几年间，ic制造商已开发出用于LLC谐振转换器的控制器，而且发表了许多相关技术说明和设计工具，让其设计变得更容易，并使得这种技术获得更多的关注。

1.2国内外研究现状

80年代初期，因能解决高频率是低效率的问题谐振变换器得到了快速的发展，受到了国内外研究者的关注和重视。90年代LLC谐振电路被提出，但是因为其设计复杂困难等原因没有得到充分重视。2000年后,因为分布式电源系统的出现，研究者们又重新开始了对LLC谐振变换器的研究。

2001年，台达公司对LLC谐振变换器申请了专利。2003年，美国弗吉尼亚大学的杨波博士在其博士论文中，详细分析了LLC半桥谐振变换器的工作原理，对LLC谐振变换器的迅速发展和广泛应用作出了巨大贡献。

近些年，LLC谐振变换器成为国内研究的热点。浙江大学对LLC半桥和全桥变换器以及三电平LLC谐振变换器的参数优化设计方面做出了大量的研究工作。南京航空航天大学则对LLC谐振变换器的控制策略进行了大量研究。

LLC谐振变换器可以在负载和输入电压变化范围都很大的情况下，有很好的电压调节能力。另外LLC谐振变换器中的mos管可以实现零电压导通,二极管可以实现零电流关断，可在分布式电源中得到广泛应用，具有很高的研究价值。

2. 研究的基本内容与方案

2.1设计的基本内容和目的

本次设计的目标是完成1.5kW LLC谐振变换器设计。设计要求：输入电压为直流500V-600V，稳压输出电压为直流400V，额定输出功率1.5kW，输出电压稳态误差小于1%，额定工况效率不低于95%。近年来，LLC谐振全桥电路因为成本低、效率高而且结构简单，获得了电源工程师的广泛认可，从而迅速在中低功率（100W-2000W）范围内得到了广泛应用。所以我准备用LLC全桥谐振电路设计，电路图如图1。Q1，Q2，Q3和Q4为一次MOSFET。C1，C2，C3和C4为MOSFET漏极和源极之间的寄生电容器。D1，D2，D3和D4为MOSFET的体二极管。Lr和Cr为谐振电感器和谐振电容器。Lm为变压器的磁电感器。n为一次和二次线圈的匝数比。D1和D2为二次整流二极管。Cf为输出电容器。RL为负载。Vin为输入电压，而VO则为输出电压。