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本節(jié)是說明設(shè)計(jì)參數(shù)對調(diào)壓和效率性能的影響，便于此類參數(shù)的設(shè)計(jì)和選擇。我們的最終設(shè)計(jì)目標(biāo)是在滿足所有線路和負(fù)載條件下的增益要求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)最佳性能。為了安全運(yùn)行，我們必須確定控制器應(yīng)限制的最小開關(guān)頻率，以保持在感性區(qū)域中的運(yùn)行。
以下是所有設(shè)計(jì)步驟的詳細(xì)說明；圖1總結(jié)設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)流程圖。
圖1
步驟1：選擇Qmax值
品質(zhì)因素
Q取決于負(fù)載電流，重載工況在高Q值下運(yùn)行，而較輕的負(fù)載具有較低的Q值。為最大負(fù)載點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的Qmax設(shè)置一個(gè)值非常重要。為了說明Q值對電壓調(diào)節(jié)的影響，圖2顯示了不同Q值的電壓增益曲線。我們假設(shè)諧振槽增益需要在0.8到1.2的范圍內(nèi)，我們可以看到，低Q值曲線(Q=0.3）可以達(dá)到更高的升壓增益，但是在fs>fr區(qū)域中，曲線非常平緩，對頻率調(diào)制不太敏感，因此，為了達(dá)到最小電壓增益(K=0.8)，開關(guān)頻率必須增加很多，導(dǎo)致額外的開關(guān)損耗，而較高的Q值曲線（Q=1）可以在開關(guān)頻率增加較少的情況下達(dá)到最小增益（K=0.8），但無法達(dá)到最大增益（K=1.2）。因此，在這種特定情況下，大約0.5的Q值似乎滿足電壓增益的要求。
我們的結(jié)論是，調(diào)整Q值可以幫助實(shí)現(xiàn)最大增益，但會(huì)增加頻率調(diào)制范圍，因此，我們不應(yīng)該依賴于調(diào)整Qmax值作為設(shè)計(jì)迭代來達(dá)到期望的最大電壓增益，而是應(yīng)該依賴于調(diào)整m值，這將在下一步中解釋。
雖然沒有選擇最佳Q值的直接方法，但我們應(yīng)該如前所述并基于具體設(shè)計(jì)適度選擇Qmax。
圖2
步驟2：選擇m值
如上所述：，m是一個(gè)靜態(tài)參數(shù)，我們必須通過優(yōu)化它來開始設(shè)計(jì)。
因此了解m值對變換器的影響非常重要。為了說明m值的影響，圖3顯示了不同的m值，m=3、6和12時(shí)諧振槽增益圖。較低的m值可以實(shí)現(xiàn)較高的升壓增益并且擁有較窄的頻率調(diào)制范圍，這意味著更靈活的控制和調(diào)節(jié)，在具有寬輸入電壓范圍的應(yīng)用中是有價(jià)值的。然而，對于相同的品質(zhì)因數(shù)Q和諧振頻率fr，較小的m值意味著更小的勵(lì)磁電感Lm，因此，更高的磁化峰-峰電流紋波，導(dǎo)致增加的循環(huán)能量和傳導(dǎo)損耗。
我們必須從為m（6-10）選擇一個(gè)合理的初始值開始，然后通過很少的迭代優(yōu)化它，以獲得在所有負(fù)載條件下仍然可以達(dá)到最大增益要求的最大m值。
圖3
步驟3：求最小歸一化開關(guān)頻率
在選擇Qmax的值和m的初始值后，我們需要找到保證Qmax（最大負(fù)載）條件下在感性區(qū)間運(yùn)行的最小歸一化開關(guān)頻率，該最小頻率也將保證所有其他負(fù)載工作于感性區(qū)間。
最小歸一化開關(guān)頻率出現(xiàn)在Qmax曲線的峰值增益處，因此可以通過求解如下方程（假設(shè)Qmax=0.4和m=6作為示例）找到，或者可以在增益圖中直觀地發(fā)現(xiàn)，如圖4所示。
圖4
步驟4：電壓增益驗(yàn)證
該步驟是驗(yàn)證所選m值在最大負(fù)載期間達(dá)到的最大增益Kmax是否足夠。這可以通過求解如下方程來完成，或者可以在增益圖中直觀地發(fā)現(xiàn)，如圖5所示。
圖5
為了達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)，只需要很少的迭代，如圖1中的設(shè)計(jì)流程圖所示。如果Kmax不夠，那么我們必須減小m值并重復(fù)步驟3和4，以便獲得更高的升壓增益。另一方面，如果Kmax高于所需；在這種情況下，我們可以增加m值并重復(fù)步驟3和4，以獲得更好的效率。
步驟5：計(jì)算諧振器件的取值
在設(shè)計(jì)流程的幾次迭代并達(dá)到最佳m值后，我們可以繼續(xù)計(jì)算諧振腔中各個(gè)元器件的取值，如下方程可以求解以得到Lr、Cr和Lm。
必須注意的是，在上述設(shè)計(jì)步驟中沒有考慮諧振頻率fr的選擇，因?yàn)樗鼘χC振轉(zhuǎn)換器的最大增益和運(yùn)行區(qū)域沒有影響，然而，它是考慮轉(zhuǎn)換器功率密度和功率損耗來選擇的。
注：以上資料轉(zhuǎn)自Infineon官網(wǎng)