串并聯諧振DC-DC變換器拓撲性能

目前市面上常見的串并聯諧振結構的轉換器，其基本電路圖大多如下圖所示。從下圖中我們可以看到，該種類型的轉換器諧振網絡由三個諧振元件（Lr、Cs和Cp）組成。從電路結構上看，這種串并聯式的諧振轉換器結合了串聯和并聯結構兩種轉換器的特點。它的諧振電流回避并聯諧振電路的諧振電流要小，因諧振電容Cp的存在，串并聯轉換器在空載時能夠很好的調節輸出電壓。同時，由于輸出端傳接Lf電感，不僅有效匹配了回路阻抗值，也可以改善輸出電流的紋波狀態。


然而，盡管串并聯諧振結構的轉換器擁有串聯、并聯兩種轉換器的優勢，但是這種結構的諧振轉換器在作為電源使用時，也不可避免的存在一些缺點。其中最嚴重的一個問題是在這個電路系統中同時包含有三個諧振元件，一旦出現故障的話工程師很難快速的判斷故障節點位置，分析起來比較復雜。同時，這種結構使其在輕載狀態下時具有比較低的效率，也不適合在高的輸入電壓狀態下應用。

半橋串聯諧振DC-DC變換器拓撲性能

半橋串聯諧振結構的DC-DC變換器目前被廣泛的應用在汽車、工業和電網系統中，這種變換器具有開關損耗小、拓撲結構相對簡單等優勢，是一種相對而言比較基礎的變換器類型。

下圖中展示的是半橋串聯諧振DC-DC變換器的基本拓撲結構。可以從圖中看出，它是由兩個功率的MOS管Q1、Q2組成開關網絡，諧振電容Cr和諧振電感Lr串聯組成諧振網絡。由于諧振網絡與負載相串聯，所以從結構上看，諧振網絡和負載構成一個分壓器。

在工作中，半橋串聯諧振的DC-DC轉換器通過改變開關管的開關頻率進行轉換，諧振網絡的輸入電壓頻率也將同步發生改變，諧振網絡的阻抗也將發生改變，并進一步影響負載端的電壓發生相應的變化。由于這種分壓作用，串聯諧振變換器的直流電壓增益≤1，當電路的開關頻率工作在諧振頻率Lr和Cr諧振點時，諧振網絡的阻抗達到最小，輸入的電壓絕大部分傳遞到負載端，此時變換器的直流電壓增益最大為1。

作為一種相對而言比較基礎的、應用也非常廣泛的轉換器，串聯諧振型的DC-DC轉換器在工作中的優點是電路拓撲結構比較簡單，它的關斷損耗和開關損耗比較小，且沒有輸出濾波電感，因此復變整流二極管上的電壓應力也比較小。除此之外，該類型的變換器電路循環電流比較低，能量循環也相對較低一些。

但串聯諧振變換器在作為電源來使用時也有一些自身的缺點。一個比較大的缺陷就是它的選擇性比較差，由于諧振網絡與案件與負載串聯，開關頻率直接受到負載電路的影響，因此在輕載或空載時輸出電壓無法調整。除此之外，串聯諧振變換器的輸出直流濾波電容必須承受較高的紋波電流、而當輸出電壓增加時，開關頻率必須提高以維持輸出電壓的穩定，諧振網絡的能力將增加且產生較高的關斷電流，因此不適合在高輸入電壓下應用。

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