Cascade control of a two-stage isolated DC/DC converter with wide input voltage range for optimal efficiency

In diesem Beitrag wird ein Regelungskonzept für einen zweistufigen DC/DC-Wandler mit weitem Eingangsspannungsbereich zwischen 400 und 800V und einer galvanisch getrennten Ausgangsspannung von 48V beschrieben. Der DC/DC-Wandler besteht aus einem Tiefsetzsteller für den Weitbereichseingang und einem nachgeschalteten LLC-Resonanzwandler für eine hocheffiziente galvanische Trennung. Der nachgeschaltete LLC-Resonanzwandler wird mit fester Schaltfrequenz betrieben und kann daher in der Regelschleife als PT1-Glied in der überlagerten Spannungsregelung betrachtet werden. Die Stellgröße des System ist das Tastverhältnis des Tiefsetzstellers. Durch den Betrieb des LLC-Resonanzwandlers bei einer festen Schaltfrequenz wird gewährleistet, dass der Wandler immer mit zero voltage switching (ZVS) betrieben werden kann. Hierdurch entfallen in allen Betriebszuständen die Einschaltverluste der primärseitigen Leistungshalbleiter des LLC-Resonanzwandlers, wodurch der Wirkungsgrad der zweistufigen Topologie optimiert wird.