Aktuell sind viele verschiedene DC/DC-Wandler auf dem Markt erhältlich. Resonanzwandler sind eine spezielle DC/DC-Wandlertopologie, die durch Steuerung der Schaltfrequenz eine konstante Ausgangsspannung im Resonanzkreis erzeugt. Sie werden häufig in Hochspannungsanwendungen eingesetzt, um Wellenformen zu glätten, den Leistungsfaktor zu verbessern und Schaltverluste durch Hochfrequenz-Leistungsschalter wie MOSFETs und IGBTs zu reduzieren. Die LLC-Schaltung wird üblicherweise in Resonanzwandlern verwendet, da sie Nulldurchgangsschaltung (ZVS) und Nulldurchgangsschaltung (ZCS) im Betriebsbereich ermöglicht, höhere Schaltfrequenzen unterstützt, den Platzbedarf der Bauteile reduziert und elektromagnetische Störungen (EMI) minimiert.
Schematische Darstellung des Resonanzwandlers
Ein Resonanzwandler basiert auf einem Resonanzwechselrichter, der mithilfe eines Schalternetzwerks eine Gleichspannung in eine Rechteckwelle umwandelt. Diese wird anschließend einem Resonanzkreis zugeführt. Wie in Abbildung 2 dargestellt, besteht der Resonanzkreis aus einem Resonanzkondensator Cr, einer Resonanzinduktivität Lr und der Magnetisierungsinduktivität Lm des Transformators in Reihe. Der LLC-Regler filtert Oberschwingungen heraus, indem er bei einer festen Resonanzfrequenz der Rechteckwelle die maximale Leistung aufnimmt und durch magnetische Resonanz eine sinusförmige Spannung abgibt. Diese Wechselspannung wird durch einen Transformator verstärkt oder abgeschwächt, gleichgerichtet und anschließend gefiltert, um die umgewandelte Gleichspannung am Ausgang zu erzeugen.
Vereinfachter LLC-Resonanz-DC/DC-Wandler
Der Effektivwert des Kondensatorstroms (RMS-Strom) ist einer der wichtigsten Parameter bei der Auswahl eines geeigneten Resonanzkondensators Cr für einen DC/DC-Wandler. Er beeinflusst die Zuverlässigkeit des Kondensators, die Restwelligkeit der Spannung und die Gesamtleistung des Wandlers (abhängig von der Topologie des Resonanzkreises). Auch die Wärmeabgabe wird vom Effektivwertstrom und anderen internen Verlusten beeinflusst.
Polypropylenfolien-Dielektrikum
Leiterplattenmontage
Niedrige ESR, niedrige ESL
Hochfrequenz
Veröffentlichungsdatum: 15. September 2023