ISBN 978-3-8439-5677-2

978-3-8439-5677-2, Reihe Elektrotechnik

Stefan Ditze
Analysis of a Symmetrically Compensated Series-Parallel Resonant Converter

191 Seiten, Dissertation Universität Erlangen-Nürnberg (2025), Softcover, B5

Zusammenfassung / Abstract

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Untersuchung eines symmetrisch kompensierten Serien-Parallel-Resonanzwandlers und die Beschreibung seines Verhaltens im Zeitbereich mittels analytischer Gleichungen in geschlossener Schreibweise, zunächst für ideal angenommene Komponenten und anschließend unter Berücksichtigung relevanter parasitärer Elemente einschließlich einer Diskussion ihres Einflusses auf das Verhalten des Konverters.

Anhand des CLLLC Resonanzwandlers werden unter der Annahme idealer Bauelemente die Zeitbereichsgleichungen hergeleitet, normiert und gelöst. Anschließend werden die mathematischen Lösungen vereinfacht und in geschlossener Schreibweise dargestellt. Die Operationsmodi des CLLLC Resonanzwandlers werden im Hinblick auf ihre charakteristischen Kurvenformen und ihrer Abhängigkeit von den Eingangs- und Ausgangsspannungen, von der Schaltfrequenz und vom Verhältnis der magnetischen Parameter diskutiert. Die bestehende gute Übereinstimmung zwischen Messung und der berechneten normierten Zeitbereichslösung hinsichtlich vorhandener Abweichungen näher untersucht. Die bisherige Betrachtung von idealen Schaltungskomponenten wird um deren nichtlineare Eigenschaften sowie Verlustmechanismen erweitert. Es wird gezeigt, dass jedes der betrachteten parasitären Elemente einen Effekt auf das Verhalten der Schaltung hat. Der größte Einfluss geht jedoch von den vorhandenen parasitären Sperrschichtkapazitäten der Dioden des sekundärseitigen Gleichrichters aus. Der vorgestellte Ansatz zur Berechnung der normierten Zeitbereichslösung wird infolgedessen um die intrinsisch vorhandene Sperrschichtkapazität der Gleichrichterdioden erweitert. Die abgeleiteten Gleichungssysteme werden modifiziert und für die neu definierten Operationsmodi gelöst. Die beschriebenen Analysen und Vergleiche werden durch umfangreiche Messungen am prototypisch aufgebauten Konverter bestätigt und zeigen die Leistungsfähigkeit des erweiterten Berechnungsverfahrens.