隨著能源緊缺問題日益嚴峻，如何有效提高功率變換器的效率、以緩解能源危機顯得尤為重要。傳統(tǒng)脈沖寬度調制（pulse width modulation, PWM）功率變換器采用硬開關技術，在開關管導通和關斷的過程中，其漏源電壓與電流波形存在一定程度的交疊，從而造成較大的開關損耗。隨著功率變換技術逐漸向高頻化發(fā)展，開關頻率的增高使得這一問題顯得日益突出。

為了提高功率變換效率，國內(nèi)外學者開展了大量研究工作。

• 有學者設計了一種準諧振反激式變換器，其輸入交流電壓范圍為95～260V，但最高效率只能達到86%。
• 有學者在準諧振反激式變換器中引入同步整流技術，使得變換效率達到88.3%。
• 有學者提出了一種改進型零電壓轉換PWM軟開關功率變換器，其采用負載分段的方式實現(xiàn)電路軟開關，變換效率可達91.5%。

但對于AC-DC變換器而言，上述設計方案在效率表現(xiàn)方面仍顯不足。

LLC諧振變換器作為一種軟開關技術，具備工作頻率調整范圍小、輸入電壓范圍寬等特點[6-7]。而且其可實現(xiàn)原邊開關管的零電壓開通（zero voltage switch, ZVS）和副邊整流二極管的零電流關斷（zero current switch，ZCS），從而有效提升功率變換效率。同時，其平滑變化的波形也有利于改善變換器的電磁兼容性能。

因此，本文結合當前AC-DC變換技術的發(fā)展趨勢，加入有源功率因數(shù)校正（active power factor correction, APFC）的概念，即采用“APFC+半橋LLC”兩級電路結構，設計了一套適應寬范圍電壓輸入、且具有高功率因數(shù)和高效率特點的AC-DC變換器。系統(tǒng)樣機測試結果表明，在全負載范圍內(nèi)的平均效率達到92%以上，驗證了所提方案的可行性和有效性。

圖1 系統(tǒng)總體設計方案

結論

本文針對傳統(tǒng)硬開關功率變換器能量轉換效率較低的問題，利用半橋LLC諧振和同步整流技術設計了一套高效AC-DC變換器。

測試結果表明：系統(tǒng)樣機可實現(xiàn)原邊半橋功率MOS管的零電壓導通以及副邊同步整流MOS管的零電流關斷，全負載范圍內(nèi)樣機的平均效率達92%以上，相較于硬開關和準諧振變換器，變換效率得到了較大提升。同時，變換器能夠適應寬范圍交流輸入電壓90～305V，且市電輸入時，樣機功率因數(shù)可達0.98，實現(xiàn)了預期的設計目標。