引 言

　　充電器與人們的日常生活密切相關(guān)，充電器充電性能的好壞與被充電池的使用壽命、充電效率等息息相關(guān)。下面介紹的就是一款應比亞迪公司(B YD) 的要求，設(shè)計出的一種基于單片機的智能充電器。該充電器對充電過程進行智能控制，系統(tǒng)中的管理電路還具有保護功能，可防止電池的過充和過放對電池造成損壞。

　　1 LLC 諧振變換器

　　本充電器設(shè)計中要考慮整流濾波、能量轉(zhuǎn)換，電路保護、軟件設(shè)計等。 而LLC 諧振變換器是能量轉(zhuǎn)換中最重要的部分，關(guān)系到充電器性能的好壞。 下面著重介紹其基本結(jié)構(gòu)、數(shù)學模型及時序分析。

　　1. 1 LLC 諧振變換器的基本結(jié)構(gòu)

　　圖1 所示為LLC 諧振變換器的原理圖。 串聯(lián)諧振電感Lr 、串聯(lián)諧振電容Cr 和并聯(lián)諧振電感Lm ,構(gòu)成LLC 諧振網(wǎng)絡， Cr 也起到隔直作用[3 ] . 在變壓器次級，整流二極管直接連接到輸出電容Co上。

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　　圖1 LLC 諧振變換器的原理圖

　　當發(fā)生諧振時，LC 的本征諧振頻率為：

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　　當Lr , Cr 和Lm發(fā)生諧振時，LLC 本征諧振頻率為：

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　　由式(1) 、(2) 可知f1 > f2 ,當負載RL 變化時，可以調(diào)節(jié)開關(guān)(Q1 、Q2 ) 頻率在f1 和f2 間變化，使品質(zhì)因數(shù)達到最大。 利用這種特性，可以方便地實現(xiàn)脈沖頻率模式PFM( Pul se Frequency Model) ,品質(zhì)因數(shù)表示如下：

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　　LLC 諧振網(wǎng)絡需要兩個磁性元件Lr 和Lm。

　　然而，考慮到高頻變壓器實際結(jié)構(gòu)，可以把磁性元件Lr 和Lm 集成在一個變壓器內(nèi)，利用變壓器的漏感作為Lr , 利用變壓器的磁化電感作為Lm , 這樣一來，可以大大減少磁性元件數(shù)目。 在設(shè)計時，只要重點設(shè)計變壓器的漏感與變壓器磁化電感即可。 因此， 為增加漏感， 需要在變壓器中加入適當?shù)臍庀叮⑶铱刂谱儔浩髟⒏边叺睦@線方式可以提高品質(zhì)因素。

　　1. 2 LLC 的數(shù)學模型分析

　　通過上述分析，由圖1 的LLC 諧振變換器的原理圖得其LLC 等效模型如圖2 所示。

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　　圖2 　LLC 原理圖的等效模型圖

　　電壓傳遞函數(shù)為：

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　　其中：

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　　Q 為品質(zhì)因數(shù)。