具有限流功能的llc谐振变换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于开关电源技术领域，涉及一种开关操作电源，尤其涉及一种具有 限流功能的LLC谐振变换器。
【背景技术】
[0002] 能源转换效率一直是人们关注的热点，其中功率转换器件作为电力行业效率转 换的一个代表，被广泛应用在如开关电源，分布式电源，不间断电源等各个方面，传统的功 率转换器件具有开关损耗大，电压应力大，功率密度低，EMI大，转换效率低等诸多问题，而 LLC谐振变换器则能很好的削弱或者解决这些问题。
[0003] 传统功率转换器件大多工作于硬开关状态。即当开关器件开通时，开关器件的电 压不是阶跃变换，而是有一个下降过程，同时流过器件的电流也不是立即上升到负载电流， 也有一个上升过程。在这段时间里，电流和电压会有一个交叠区，产生开通损耗。当器件关 断时，同理也会产生损耗。变换器的开关损耗与开关频率成正比，开关频率越高，总的开关 损耗越大，变换器效率就越低，因此，开关损耗限制了变换器功率密度的提高，也限制了变 换器的小型化和轻量化。
[0004]LLC谐振变换器工作于软开关状态，即原边开关管实现零电压开通（ZVS)，副边整 流管实现零电流关断（ZCS)，从而减小开关损耗，提高变换器效率，为变换器高频化提供了 可能性，进一步缩小变换器的体积和重量，提高变换器的功率密度和动态性能，同时改善电 磁兼容。
[0005]LLC谐振拓扑结构受到关注越来越多，但是其中还存在一些实际问题，即当电路启 动、负载过流或者短路的情况下如何限制电路中的电流以防止损坏电路，只需增加一个小 的功率变压器和两个二极管。正常工作情况下，辅助限流电路不起作用，电路工作在传统 LLC谐振电路模式下；过流或者短路情况时，谐振电容两端电压升高。当该电压上升到折算 到变压器T2副边超过输出电压时，两个二极管交替导通，谐振电容电压被钳位，谐振电流 也被钳位，此时谐振电容等效为一个电压源。
[0006] 对谐振电容钳位的电压源是输出电压源，幅值不会随输入电压变化而改变，因此 负载限流阈值受输入电压变化影响相对较小。
[0007] 对于LLC谐振变换器的开关管的控制上引入限流环，在过流的情况下限流环起作 用使输出电压降低，从而进一步限制电流上升。 【实用新型内容】
[0008] 本实用新型的目的在于解决上述现有技术中的问题，提供一种转换效率高，在电 路过流或者短路情况下能保护电路的具有限流功能的LLC谐振变换器。
[0009] 为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
[0010] 具有限流功能的LLC谐振变换器，包括直流供电电源，直流供电电源上连接有逆 变电路，逆变电路上并联有振谐网络，振谐网络上还并联有辅助限流电路；振谐网络与第一 变压器的原边绕组串联，第一变压器的副边绕组连接输出整流滤波电路；第二变压器的原 边绕组并联在振谐网络上。
[0011] 所述逆变电路为由全桥逆变电路或半桥逆变电路构成的开关网络。
[0012] 所述采用半桥逆变电路，开关管采用MOS管，MOS管的漏极和源极之间并联体二极 管和寄生电容。
[0013] 所述半桥逆变电路包括第一开关MOS管、第二开关MOS管、第一体二极管、第二体 二极管、第一寄生电容以及第二寄生电容；
[0014] 第一开关MOS管的漏极与直流电源的正极相连，第二开关MOS管的源极与直流电 源的负极相连，并接地；第一开关MOS管的源极和第二开关MOS管的漏极相连；第一体二极 管和第一寄生电容并联在第一开关MOS管的源极与漏极之间，且第一体二极管的阳极与第 一开关MOS管的源极相连；第二体二极管和第二寄生电容并联在第二开关MOS管的源极与 漏极之间，且第二体二极管的阳极与第二开关MOS管的源极相连；谐振网络并联在第二开 关MOS管的源极与漏极之间。
[0015] 所述谐振网络包括谐振电容、第一谐振电感以及第二谐振电感；谐振电容和第一 谐振电感串联后接在第一变压器原边绕组的一端，原边绕组的另一端与谐振电容并联在逆 变电路的输出端上；第二谐振电感并联在第一变压器原边绕组的两端。
[0016] 所述振谐网络上还并联有辅助限流电路。
[0017] 所述限流电路包括第二变压器、第一限流二极管和第二限流二极管；第二变压器 的原边绕组并联在谐振电容两端；第二变压器的两个副边绕组的一端分别与第一限流二极 管和第二限流二极管的阳极相连，另一端均接地；第一限流二极管和第二限流二极管的阴 极均连接到输出整流滤波电路的正极输出端上。
[0018] 所述输出整流滤波电路包括第一整流二极管、第二整流二极管、滤波电容以及作 为输出端的输出负载；第一变压器的两个副边绕组的一端分别与第一整流二极管和第二整 流二极管的阳极相连，另一端均连接到输出负载的负极输出端上；第一整流二极管和第二 整流二极管的阴极均连接到输出负载的正极输出端上；滤波电容并联在输出负载的两端。
[0019] 与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
[0020] 本实用新型在正常工作下，辅助电路不起作用，电路工作与传统的LLC谐振电路 相同，当过流或短路情况出现时，谐振电容两端的电压升高，当该电压上升到折算后的变压 器T2副边电压时，并超过输出电压，二极管D3和D4交替导通，谐振电容电压被钳位，从而 谐振电流也被钳位，此时谐振电容等效成一个电压源。本实用新型通过将谐振电路和限流 保护电路并联起来，以利于实现转化效率高的应用，在电路过流或者短路情况下限制电流 过大，稳定输出电压，起到保护电路的作用。
[0021] 进一步的，本实用新型提出的拓扑对谐振电容钳位的电压源是输出电压源，其幅 值不会随输入电压的变化而改变，因此负载限流阈值受输入电压变化影响较小；当短路情 况发生时该拓扑结构表现出其固有的限流特性，特别是当在控制方法上结合变频方法时； 该拓扑结构能有效的防止电路元器件损坏。所以此种拓扑结构特别适合高输出电压的应用 场合，如电力操作电源等。
【附图说明】
[0022] 图1是本实用新型谐振变换器电路拓扑结构；
[0023] 图2是本实用新型电路正常工作时在frt<f<f\2的波形图；
[0024] 图3是本实用新型加上限流环控制的电路原理图；
[0025] 图4是本实用新型发生短路时的波形图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图对本实用新型的做进一步详细的说明。
[0027] 参见图1，本实用新型包括一个LLC谐振变换电路，LLC谐