【摘 要】
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DC-DC变换器正在向高频化、高功率密度、高效率方向发展。LLC谐振变换器因为它的软开关特性成为DC-DC变换器热门拓扑,它具有效率高、功率密度大、频率高、噪声小等诸多优点,并且LLC谐振变换器还可以实现磁集成来减小变换器体积。随着变换器的发展,基于硅（Si）材料的LLC谐振变换器开关管（Si MOSFET）缺点日益突出,如开关频率低、损耗大等。为克服Si MOSFET缺点,人们开始研发新型碳化硅
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DC-DC变换器正在向高频化、高功率密度、高效率方向发展。LLC谐振变换器因为它的软开关特性成为DC-DC变换器热门拓扑,它具有效率高、功率密度大、频率高、噪声小等诸多优点,并且LLC谐振变换器还可以实现磁集成来减小变换器体积。随着变换器的发展,基于硅（Si）材料的LLC谐振变换器开关管（Si MOSFET）缺点日益突出,如开关频率低、损耗大等。为克服Si MOSFET缺点,人们开始研发新型碳化硅（SiC）材料的MOSFET,相比于Si MOSFET,SiC MOSFET具有耐高压、高频、高温等诸多优点。沟槽栅SiC MOSFET作为第二代SiC MOSFET具有更低的导通电阻和更快的开关速率,可以使LLC谐振变换器实现高频化的同时保证高效率。本文首先分析几种变换器的拓扑和整流结构及半桥LLC谐振变换器的工作原理。其次采用基波近似分析法（FHA）对变换器进行稳态建模并推导变换器的直流增益。在这基础上,推导半桥LLC谐振变换器的ZVS约束条件并设计参数计算步骤,根据参数计算结果对元器件进行选型。同时设计沟槽栅SiC MOSFET驱动,完成对沟槽栅SiC MOSFET、平面栅SiC MOSFET和Si MOSFET的静态特性、动态特性的分析,通过搭建双脉冲测试电路了解三种开关管的体二极管反向恢复特性。最后将沟槽栅SiC MOSFET、肖特基二极管C4D10120应用在LLC谐振变换器中。采用LTspice软件对LLC谐振变换器进行仿真,分析每项参数对变换器的影响。通过搭建实验样机,完成实验样机的损耗计算,同时测试LLC三种开关频率下的谐振电流波形及相应的原边ZVS波形并对其工作效率进行计算。在此基础上优化死区时间,研究不同死区时间下不同开关管LLC谐振变换器的效率。
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