一种llc谐振变换器的制造方法_2

文档序号:8264456阅读:来源:国知局
采用倍压整流电 路的有效变比为2XN,即升压比为所述变压器匝比N的两倍)。而本实施例公开的所述LLC 谐振变换器的总升压比由三部分组成:一部分来自于原边桥臂、谐振电感L和双向开关K所 构成升压电路的升压比Ml;另一部分来自于LLC电路本身的增益M2 ;最后一部分来自于高 频变压器的有效变比M3 ;比现有技术增加了 一个来自于原边桥臂、谐振电感L和双向开关K 所构成升压电路的升压比Ml。
[0050] 本实施例公开的所述LLC谐振变换器,通过增加的双向开关K,与原边桥臂及谐振 电感L构建一个升压环节;再通过所述控制器对于双向开关K的控制可实现所述LLC谐振 变换器的升压控制,进而适应更宽的输入输出电压范围,解决了现有技术难适应过宽的输 入输出电压范围的问题。
[0051] 优选的,如图3或图4所示,所述双向开关包括:反向串联的第一开关管Q1和第二 开关管Q2。
[0052] 或者,如图5、图6或图7所示,所述双向开关包括:
[0053] 反向串联的第一开关管Q1和第一二极管D1 ;
[0054] 反向串联的第二开关管Q2和第二二极管D2 ;所述两个反向串联的通路并联连接, 并联的两个连接点分别为所述双向开关的两端。
[0055] 其中,如图3至图7所示,第一开关管Q1和第二开关管Q2均为MOSFET。
[0056] 在具体的实际应用中,所述双向开关的实现形式并不一定限定于上述描述,第一 开关管Q1和第二开关管Q2也不一定限定为M0SFET,只要是满足任意时刻其导通方向可受 控制的所述双向开关即可,均在本申请的保护范围内,此处不再一一赘述。
[0057] 或者,如图8所示,所述双向开关包括:第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管 D3、第四二极管D4,及第一三极管Q1;其中:
[0058] 第一二极管D1的输入端与第二二极管D2的输入端相连,连接点与第一三极管Q1 的输出端相连;
[0059] 第三二极管D3的输出端与第四二极管D4的输出端相连,连接点与第一三极管Q1 的输入端相连;
[0060] 第一二极管D1的输出端与第三二极管D3的输入端相连,连接点作为所述双向开 关的一端;
[0061] 第二二极管D2的输出端与第四二极管D4的输入端相连,连接点作为所述双向开 关的另一端。
[0062] 优选的,所述LLC谐振变换器中原边桥臂为半桥电路、全桥电路、两电平电路或者 多电平电路。
[0063] 优选的,所述变压器为升压变压器或者降压变压器;所述变压器中的原边绕组和 输出绕组均至少为一个。
[0064] 本发明实施例所提供的所述LLC谐振变换器中的所述原边桥臂和所述变压器,其 具体的电路实现形式均不做具体限定,可以视其具体应用环境而定。
[0065] 本发明另一实施例还提供了另外一种LLC谐振变换器,如图2所示,所述LLC谐振 变换器包括双向开关K,双向开关K的一端与谐振电感L和谐振电容C的连接点相连,双向 开关K的另一端连接于所述LLC谐振变换器中变压器原边绕组的一端,所述原边绕组的另 一端与谐振电容C的另一端相连;双向开关K的控制端与控制器相连。
[0066] 图2中的Lm为所述变压器的励磁电感,Cp为所述变压器中寄生电容及副边二极 管结电容折算到原边的等效电容。
[0067] 本实施例中的所述控制器控制双向开关K按照以下模式工作:
[0068] 所述LLC谐振变换器的输入电压和输出电压均处于正常范围时,所述控制器生成 并输出一个双向开关K相对于原边桥臂的移相角,用于控制双向开关K,使所述LLC谐振变 换器的输入电压或者输出电压调整为期望值;
[0069] 所述LLC谐振变换器的输入电压或者输出电压偏高时,所述控制器生成并输出所 述移相角,用于控制双向开关K的工作时间逐渐减小直至所述双向开关完全关断。
[0070] 具体的工作原理为:
[0071] 以原边桥臂为全桥谐振电路、所述变压器中的原边绕组和输出绕组均为一个、所 述双向开关采用图4的形式为例进行说明:
[0072]图9至图16所示为系统各工作模态的等效电路,按桥臂电压可分为正负半周共8 个模态。与常规LLC谐振电路不同,所述双向开关升压工作期间,正负半周将各多出一个工 作模态,即图10与图14。其中:Vin表不输入电压;VOTt表不输出电压;S1管、S2管、S3管及 S4管为原边桥臂的开关管;S5管和S6管为所述双向开关;Lres为谐振电感;Cres为谐振 电容;Lm为所述变压器的励磁电感;Cp为所述变压器中寄生电容及副边二极管结电容折算 到原边的等效电容;D7管、D8管、D9管及D10管为变压器副边整流二极管;N1为原边绕组; N2为副边绕组;表示流过谐振电感电流;ipHm表示流过谐振电容Cres的电流;iCp 表示流过电路寄生元件的电流;表示流过励磁电感和电路寄生元件的电流之和;表示 流经变压器励磁电感的电流。
[0073] 图17所示为以图9至图16所示的LLC谐振变换器为例进行说明,所得到的关键 工作波形。其中:Vgl至Vg6表示图9至图16中所示的S1管至S6管的驱动信号;Vdsl至Vds6 表示S1管至S6管源漏极之间的电压;Idsl至Ids6表示分别流过S1管至S6管的电流;V&表 示谐振电感L上的电压;VAB表示谐振电路原边桥臂的中点电压;V&表示谐振电容C上的电 压以^^表示变压器原边电压;I&表示流过谐振电感L的电流;I表示流经变压器励磁电 感的电流;表示流过谐振电容C的电流;ICp表示流过电路寄生元件的电流;I""表示流 过励磁电感和电路寄生元件的电流之和;Vd7至Vd8表示二极管D7至D8的电压;I<!7至I<!8表 示流过二极管D7至D8的电流;t0、tl、t2、t3、t4、t5、t6、t7及t8分别为所述控制器控制 所述双向开关的工作模态变化时间点。
[0074] 图9所示的工作模态对应图17中所示的t〇-tl时刻的波形:此过程中S1管和S4 管续流;所述双向开关中的S5管导通,S6管续流;谐振电感Lres、谐振电容Cres、励磁电感 Lm及寄生电容Cp参与谐振;变压器副边整流二极管D7管、D8管、D9管及D10管均截止。
[0075] 图10所示的工作模态对应图17中所示的tl_t2时刻的波形:此过程中S1管和S4 管导通;所述双向开关中的S5管导通,S6管续流;谐振电感Lres、谐振电容Cres、励磁电感 Lm及寄生电容Cp参与谐振;变压器副边整流二极管D7管、D8管、D9管及D10管均截止。
[0076] 图11所示的工作模态对应图17中所示的t2_t3时刻的波形:此过程中S1管和 S4管导通;所述双向开关中的S5管和S6管均关断;谐振电感Lres和谐振电容Cres参与 谐振;变压器副边整流二极管D7管及D10管导通。
[0077] 图12所示的工作模态对应图17中所示的t3_t4时刻的波形:此过程中S1管和S4 管导通;所述双向开关中的S5管和S6管均关断;谐振电感Lres、谐振电容Cres、励磁电感 Lm及寄生电容Cp参与谐振;变压器副边整流二极管D7管、D8管、D9管及D10管均截止。
[0078] 图13所示的工作模态对应图17中所示的t4_t5时刻的波形:此过程中S2管和S3 管续流;所述双向开关中的S5管续流,S6管导通;谐振电感Lres、谐振电容Cres、励磁电感 Lm及寄生电容Cp参与谐振;变压器副边整流二极管D7管、D8管、D9管及D10管均截止。
[0079] 图14所示的工作模态对应图17中所示的t5_t6时刻的波形:此过程中S2管和S3 管导通;所述双向开关中的S5管续流,S6管导通;谐振电感Lres、
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