Llc谐振变换器的振荡消除电路和llc谐振变换器电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种LLC谐振变换器的振荡消除电路，包括三极管S1、三极管S2、电阻R1和电阻R2；所述振荡消除电路连接于LLC谐振变换器的主变压器T1的副边，或者连接于LLC谐振变换器的主变压器T1的原边。通过在LLC谐振变换器电路中加入振荡消除电路，以消除电路中的高频振荡；该振荡消除电路是通过在LC振荡期间，在现有的LLC谐振变换器电路中加入电阻R1、R2，使其变成LCR电路，通过设计合理的电阻值，可以将该振荡变成过阻尼，从而消除高频振荡，提高电路的稳定性，减小变压器的磁芯损耗。
【专利说明】
LLC谐振变换器的振荡消除电路和LLC谐振变换器电路
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种LLC谐振变换器的振荡消除 电路和LLC谐振变换器电路。
【背景技术】
[0002] 随着电力电子技术的高速发展，开关电源技术更趋于往高频化、高效率、高功率密 度以及低噪声等方向发展。目前比较成熟的开关电源技术是软开关技术，如移相全桥，但是 它很难做到真正理想状态的软开关(包含主开关管和次级整流二极管），而且，随着开关频 率的升高，其损耗也不断增加。因此，寻求一种更加高效、高开关频率以及高功率密度的拓 扑成为当前研究的重点。
[0003] LLC谐振变换器(如图1所示)作为拓扑中性能较为突出的一种，具备以下优点：当 初级M0SFET零电压开关(ZVS)开通时，次级整流二极管零电流开关(ZCS)关断；电路结构简 单，转换效率高;初、次级的电压应力较低;容易实现高频化，故容易实现高功率密度，并且 当LLC谐振变换器的工作频率在所设定的谐振频率时，初、次级电流都接近正弦，高次谐波 小，有利于EMI设计。
[0004] 但是，当LLC谐振变换器的工作频率(fl)低于谐振频率(fr)时，在谐振电流不等 于激磁电流iLm时，LLC谐振变换器向负载输出能量，激磁电感被加上恒定的输出电压±nVo， 此时，寄生电容对LLC谐振变换器电路没有影响；但是在谐振电流k r等于激磁电流时， LLC谐振变换器不足以提供输出负载的能量，主变压器输出整流二极管同时导通，主变压器 副边的电压I Vp I〈nVo,不是恒定值，此时主变压器的寄生电容的影响板应出来，激磁电感 Lm和寄生电容Cpara产生一个LC正弦振荡。
[0005] 即当fl〈fr时，在谐振电流iLr等于激磁电流iLm期间，LLC谐振变换器的主变压器的 原边电压会出现一个较高幅度的高频振荡，该高频振荡会对电路的稳定性产影响，产生一 些电磁干扰，这个高频振荡加在变压器上，会产生一定的磁芯损耗。
[0006] 因此，针对现有技术中的存在问题，亟需提供一种可以消除LLC谐振变换器的高频 振荡的电子技术显得尤为重要。 【实用新型内容】
[0007] 本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种LLC谐振变换器的 振荡消除电路和LLC谐振变换器电路。
[0008] 本实用新型的目的通过以下技术方案实现：
[0009] 提供LLC谐振变换器的振荡消除电路，包括三极管S1、三极管S2、电阻R1和电阻R2; 所述振荡消除电路连接于LLC谐振变换器的主变压器T1的副边，或者连接于LLC谐振变换器 的主变压器T1的原边；
[0010] 当LLC谐振变换器的变压器变比大于2时，所述振荡消除电路连接于LLC谐振变换 器的主变压器T1的副边，主变压器T1副边的A点连接所述三极管S1的集电极a，三极管S1的 发射集C连接电阻R1-端，电阻R1的另一端连接主变压器副边的B点；主变压器T1副边的B点 连接三极管S2的集电极a，三极管S2的发射集c连接电阻R2-端，电阻R2的另一端连接主变 压器副边的A点；
[0011] 当LLC谐振变换器的变压器变比小于2时，所述振荡消除电路连接于LLC谐振变换 器的主变压器T1的原边，主变压器T1原边的C点连接所述三极管S1的集电极a，三极管S1的 发射集c连接电阻R1-端，电阻R1的另一端连接主变压器原边的D点；主变压器T1原边的D点 连接三极管S2的集电极a，三极管S2的发射集c连接电阻R2-端，电阻R2的另一端连接主变 压器副边的C点。
[0012] 其中，当LLC谐振变换器的工作频率f 1小于谐振频率fr时，LLC谐振变换器的开关 管Q1导通期间，谐振电流与激磁电流相等时，所述振荡消除电路的三极管si导通，三极管si 的延迟导通时间为1/fr，三极管si的导通时间为l/fl-l/fr;LLC谐振变换器的开关管Q2导 通期间，所述振荡消除电路的三极管s2导通，三极管s2的延迟导通时间为l/fl+1/fr，三极 管s2的导通时间为1/f l-1/fr。
[0013] 其中，当所述振荡消除电路连接于LLC谐振变换器的主变压器T1的副边时，电阻 R1、R2的阻值满足：
，其中，n为LLC谐振变换器的主变压器 原、gU边匝比，U为激磁电感，Cpara为寄生电容。
[0014] 其中，当所述振荡消除电路连接于LLC谐振变换器的主变压器T1的原边时，电阻 R1、R2的阻值满足
，其中，Lm为激磁电感，Cpara为寄生电容。
[0015] -种LLC谐振变换器电路，包括LLC谐振变换器的振荡消除电路。
[0016] 本实用新型的有益效果在于：
[0017] 通过在LLC谐振变换器电路中加入振荡消除电路，以消除电路中的高频振荡;该振 荡消除电路是通过在LC振荡期间，在现有的LLC谐振变换器电路中加入电阻R1、R2,使其变 成LCR电路，通过设计合理的电阻值，可以将该振荡变成过阻尼，从而消除高频振荡，提高电 路的稳定性，减小变压器的磁芯损耗。
【附图说明】
[0018] 利用附图对本实用新型做进一步说明，但附图中的内容不构成对本实用新型的任 何限制。
[0019] 图1为现有的LLC谐振变换器电路。
[0020] 图2为将振荡消除电路设于变压器副边的LLC谐振变换器电路。
[0021 ]图3为将振荡消除电路设于变压器原边的LLC谐振变换器电路。
[0022]图4为LLC谐振变换器电路中的开关管驱动波形时序图。
[0023]图5为LLC谐振变换器电路的控制原理方框图。
[0024] 图6为LLC谐振变换器电路的主程序的流程图。
[0025] 图7为LLC谐振变换器电路的中断程序的流程图。
【具体实施方式】
[0026]为了使实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例， 对本实用新型进行进一步详细说明。
[0027]实施例
[0028]本实用新型的LLC谐振变换器的振荡消除电路，包括三极管S1、三极管S2、电阻R1 和电阻R2;在具体应用中，振荡消除电路可以连接于LLC谐振变换器的主变压器T1的副边A 与B之间，或者连接于LLC谐振变换器的主变压器T1的原边C和D之间；
[0029] 当LLC谐振变换器的变压器变比大于2时，振荡消除电路连接于LLC谐振变换器的 主变压器T1的副边，开关管承受更低的电压应力，如图2所示，振荡消除电路的一部分通过 主变压器T1副边的A点连接三极管S1的集电极a，三极管S1的发射集c连接电阻R1 -端，电阻 R1的另一端连接主变压器副边的B点；另一部分通过主变压器T1副边的B点连接三极管S2的 集电极a，三极管S2的发射集c连接电阻R2-端，电阻R2的另一端连接主变压器副边的A点；
[0030] 当LLC谐振变换器的变压器变比小于2时，振荡消除电路连接于LLC谐振变换器的 主变压器T1的原边，开关管承受更低的电压应力，如图3所示，主变压器T1原边的C点连接三 极管S1的集电极a，三极管S1的发射集c连接电阻R1-端，电阻R1的另一端连接主变压器原 边的D点；主变压器T1原边的D点连接三极管S2的集电极a，三极管S2的发射集c连接电阻R2 一端，电阻R2的另一端连接主变压器副边的C点。
[0031] 通过在LLC谐振变换器电路中加入振荡消除电路，以消除电路中的高频振荡;该振 荡消除电路是通过在LC振荡期间，在现有的LLC谐振变换器电路中加入电阻R1、R2,使其变 成LCR电路，通过设计合理的电阻值，可以将该振荡变成过阻尼，从而消除高频振荡，提高电 路的稳定性，减小变压器的磁芯损耗。
[0032]本实用新型中的电阻R1、R2需要满足一定的关系，才能够完全消除振荡。在谐振电 流与激磁电流相等的时间内，有如下关系式(其中R为等效至原边的电阻值）：
[0033]
(1)
[0034] 式中为激磁电流，I为谐振电流;为了把振荡消除，上述的系数应该满足如下关 系：
[0035] (2)
[0036] 当将振荡消除电路加在主变压器原边即C和D之间时，电阻R1、R2只需要满足等式 (2)中的R的取值范围内即可。即：
[0037] 当振荡消除电路连接于LLC谐振变换器的主变压器T1的原边时，电阻R1、R2的阻值 满足：
其中，Lm为激磁电感，Cpara为寄生电容。
[0038]当需要将振荡消除电路加在主变压器副边即A和B之间时，R1、R2需要等效至副边 电阻满足:Rl = 2*R/n2; R2 = 2*R/n2。即
[0039]当振荡消除电路连接于LLC谐振变换器的主变压器T1的副边时，电阻R1、R2的阻值 满足：
，其中，n为LLC谐振变换器的主变压器原、副边匝 比，Lm为激磁电感，Cpara为寄生电容。
[0040] 其中，当LLC谐振变换器的工作频率f 1小于谐振频率fr时，LLC谐振变换器的开关 管Q1导通期间，谐振电流与激磁电流相等时，振荡消除电路的三极管Sl导通，三极管Sl的延 迟导通时间为1/fr，三极管si的导通时间为l/fl-l/fr;LLC谐振变换器的开关管Q2导通期 间，振荡消除电路的三极管s2导通，三极管s2的延迟导通时间为l/fl + 1/fr，三极管s2的导 通时间为l/fl-1/fr。该振荡消除电路不局限于不对称半桥LLC谐振变换器，对于对称半桥 LLC谐振变换器和全桥变换器亦具有同样的效果。
[0041] -种LLC谐振变换器电路，如图2和图3所示，包括LLC谐振变换器的振荡消除电路。
[0042] 本实用新型的LLC谐振变换器电路中的开关管驱动波形时序图，如图4所示，在开 关管Q1导通期间，t0时刻谐振电流与激磁电流开始相等，一直延续到t2时刻，在[t0，t2]期 间为平台期间即三极管sl的开通时间；在开关管Q2导通期间，t3时刻谐振电流与激磁电流 开始相等，一直延续到t5时刻，在[t3，t5]期间为平台期间即三极管s2的开通时间。
[0043] 整个LLC谐振变换器的控制过程通过数字芯片来实现，使用PWM中断或者定时器中 断来实现，首先需要判断LLC谐振变换器的工作频率H是否小于谐振频率fr，如果，进 入控制三极管sl和s2驱动的程序部分，改变EPWM(增强型脉冲宽度调制模块）中比较寄存器 的值，产生相应的脉冲驱动，来准确控制开关管的关断，其控制原理方框图如图5所示。软件 控制部分，主程序的流程图如图6所示，首先是中断寄存器、GPI0口、系统时钟的初始化，使 能中断，循环等待中断，显示电路中参数;而中断程序的流程图如图7所示，先进行电压环的 PI调节，得到LLC变换器当前工作的频率fl，再判断fl与fr的大小关系，当大于或者等于fr 时，结束中断程序，只有当fl〈fr时，才配置三极管sl和s2相应比较寄存器的值。
[0044] 最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对本实用 新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技 术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用 新型技术方案的实质和范围。
【主权项】
1. LLC谐振变换器的振荡消除电路，其特征在于:包括三极管S1、三极管S2、电阻R1和电 阻R2;所述振荡消除电路连接于LLC谐振变换器的主变压器T1的副边，或者连接于LLC谐振 变换器的主变压器n的原边； 当LLC谐振变换器的变压器变比大于2时，所述振荡消除电路连接于LLC谐振变换器的 主变压器T1的副边，主变压器T1副边的A点连接所述三极管S1的集电极a，三极管S1的发射 集c连接电阻R1-端，电阻R1的另一端连接主变压器副边的B点；主变压器T1副边的B点连接 三极管S2的集电极a，三极管S2的发射集c连接电阻R2-端，电阻R2的另一端连接主变压器 副边的A点； 当LLC谐振变换器的变压器变比小于2时，所述振荡消除电路连接于LLC谐振变换器的 主变压器T1的原边，主变压器T1原边的C点连接所述三极管S1的集电极a，三极管S1的发射 集c连接电阻R1-端，电阻R1的另一端连接主变压器原边的D点；主变压器T1原边的D点连接 三极管S2的集电极a，三极管S2的发射集c连接电阻R2-端，电阻R2的另一端连接主变压器 副边的C点。2. 根据权利要求1所述的LLC谐振变换器的振荡消除电路，其特征在于：当LLC谐振变换 器的工作频率fl小于谐振频率fr时，LLC谐振变换器的开关管Q1导通期间，谐振电流与激磁 电流相等时，所述振荡消除电路的三极管si导通，三极管si的延迟导通时间为1/fr，三极管 si的导通时间为l/fl_l/fr;LLC谐振变换器的开关管Q2导通期间，所述振荡消除电路的三 极管s2导通，三极管s2的延迟导通时间为l/fl+1/fr，三极管s2的导通时间为l/fl-1/fr。3. 根据权利要求1所述的LLC谐振变换器的振荡消除电路，其特征在于：当所述振荡消 除电路连接于LLC谐振变换器的主变压器T1的副边时，电阻R1、R2的阻值满足：;中，n为LLC谐振变换器的主变压器原、副边匝比，匕为 激磁电感，Cpara为寄生电容。4. 根据权利要求1所述的LLC谐振变换器的振荡消除电路，其特征在于：当所述振荡消 路由败抹达不t t r推坦亦施巧的主变压器T丨的原边时，电阻r丨、R 2的阻值满足： _，Lm为激磁电感，Cpara为寄生电容。5. -种LLC谐振变换器电路，其特征在于:包括权利要求1至4任一项所述的LLC谐振变 换器的振荡消除电路。
【文档编号】H02M3/335GK205725464SQ201620656331
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】李壮
【申请人】江西信瀚新能源科技有限公司