一种可调压定频llc谐振变换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种可调压定频LLC谐振变换器，属于电力电子变换器技术领域。
【背景技术】
[0002]可调压定频LLC谐振变换器适用于宽输入范围，要求高效率、高功率密度、输入输出电气隔离的场合，在新能源发电、蓄电池供电等领域具有广泛的应用。
[0003]传统的隔离型PWM直流变换器，例如正激变换器、反激变换器、推挽变换器、半桥变换器、全桥变换器等，仅能通过调整占空比来实现稳压，这在宽输入范围的高压输入情况下将会导致有效占空比减小，环流损耗增加。此外，传统的直流变换器由于其开关管工作于硬开关状态，开关损耗大、效率低，不适宜工作于高频状态，也难以实现高效率变换。通过引入软开关技术可以有效减小PWM直流变换器的开关损耗，从而使其能够工作于较高开关频率、实现较高功率密度，但是其代价是导通损耗的大幅增加，特别是当输入或输出电压宽范围变化时，为了实现软开关需要付出的代价更高。以全桥变换器为例，通过采用移相控制技术并辅助电感，可以实现开关管的软开关，但是当输入电压升高或者输出电压降低而使得有效占空比减小时，辅助电感引起的环流损耗大幅增加，从而导致效率的降低。
[0004]LLC谐振变换器能够实现所有开关管、二极管的软开关，特别适合高频工作，借助于磁集成技术，能够实现非常高的功率密度。这些优点使得LLC谐振变换器得到了广泛地应用。但是，LLC谐振变换器需要采用改变开关频率的方式调整输出电压和输出功率，这使得LLC谐振变换器的磁性元器件很难进行优化设计。更严重的是，为了适应宽电压、负载范围调节，LLC谐振变换器的激磁电感不得不减小以提供所需的电压增益，这将导致环流损耗大幅增加、整体效率(特别是轻载效率)严重降低。
【发明内容】
[0005]本实用新型针对现有技术的不足，提供一种可调压定频LLC谐振变换器。
[0006]本实用新型采用以下技术方案:
[0007]所述可调压定频LLC谐振变换器由输入源(VJ、原边开关电路(10)、谐振腔(20)、副边开关电路(30)、变压器、第一输出滤波电容(Q)、第二输出滤波电容(Q)和负载(K)构成，其中原边开关电路(10)由第一开关管(5；)、第二开关管(S2)、第三开关管以)和第四开关管(?)构成，谐振腔(20)由串联谐振电感(4)、并联谐振电感OJ和串联谐振电容(C)构成，副边开关电路(30)由第一二极管(?)、第二二极管(4)、第三二极管(?)、第四二极管(外4)、第五二极管(?)、第六二极管(?)、第五开关管(幻和第六开关管(幻构成，变压器(O包括原边绕组{N)和副边绕组(AP ;
[0008]所述输入源(Vjn)的正极分别与第一开关管(5；)的漏极和第二开关管(幻的漏极相连，第一开关管(5；)的源极分别连于第三开关管(匁的漏极和串联谐振电感(4)的一端，串联谐振电感(4)的另一端连于并联谐振电感OJ的一端和变压器(7；)原边绕组{N)的同名端，变压器{T)原边绕组{N)的非同名端连于并联谐振电感OJ的另一端和串联谐振电容(C)的一端，串联谐振电容(C)的另一端连接于第二开关管(幻的源极和第四开关管(?)的漏极，第四开关管(?)的源极连于第三开关管(沿的源极和输入源(KJ的负极；
[0009]所述变压器(O副边绕组(AP的同名端连于第一二极管(?)的阳极、第三二极管D的阴极，第一二极管(?)的阴极连接于第二二极管(?)的阴极、第一输出滤波电容(O的一端和负载UO的一端，负载UO的另一端连于第二输出滤波电容(O的一端、第三二极管W的阳极和第四二极管UW的阳极，第一输出滤波电容(Q)的另一端连于第二输出滤波电容(Q)的另一端、第五开关管(幻的漏极、第六二极管UW的阴极，第五开关管(幻的源极连于第五二极管W的阳极，第六二极管(A6)的阳极连接于第六开关管(幻的源极，第五二极管(?)的阴极连接于第六开关管(幻的漏极、第二二极管UW的阳极、第四二极管UW的阴极和变压器(O副边绕组{N》的非同名端。
[0010]所述串联谐振电感(4)全部或部分由变压器(7；)的漏感代替，所述并联谐振电感
(4)全部或部分由变压器(O的激磁电感代替。
[0011]所述第一开关管(5；)与第三开关管(匁互补导通，第二开关管O与第四开关管(?)互补导通，第五开关管(?)和第六开关管互补导通，第一开关管(5；)、第二开关管(幻、第三开关管以)、第四开关管(?)、第五开关管(幻和第六开关管{S》的占空比相等，第一开关管(5；)和第四开关管(?)同时导通、同时关断，第二开关管(幻和第三开关管(沿同时导通、同时关断，第一开关管(5；)的开通时刻不晚于第六开关管(幻的开通时刻，第二开关管(幻的开通时刻不晚于第五开关管的开通时刻，通过调节第一开关管(5；)和第六开关管(幻导通时刻之间的移相角实现输出电压的控制。
[0012]本实用新型中第一开关管~第六开关管优选采用带有寄生体二极管的半导体开关器件，或在其漏极和源极两端反并联二极管，如图1中的6个二极管从。
[0013]第一开关管~第六开关管选用金属氧化物半导体场效应晶体管。
[0014]本实用新型具有如下技术效果:
[0015](I)所有开关器件的电压都直接由输入电压，或者输出电压，或者输出电压的一半钳位，开关器件电压应力低；
[0016](2)所有开关管和二极管外4能够在全负载范围内实现软开关，变换效率高；
[0017](3)串联谐振电感(4)全部或部分由变压器(7；)的漏感代替，所述并联谐振电感
(4)全部或部分由变压器(O的激磁电感代替，变压器漏感和激磁电感得到有效利用；
[0018](4)该变换器可以高频开关工作，从而有效减小电感和变压器的体积重量，实现高功率密度；
[0019](5)该变换器定频开关工作，通过原副边移相控制实现调压，可有效减小环流损耗，提高变换器效率，适用于宽输入电压场合。
【附图说明】
[0020]附图1是本实用新型可调压定频LLC谐振变换器的电路原理图；
[0021]附图2是本实用新型可调压定频LLC谐振变换器的理想工作波形图；
[0022]附图3~附图7是本实用新型谐振变换器分别工作在开关模态1~5的等效电路图；
[0023]以上附图中的符号名称:匕为输入源；10为原边开关电路；20为谐振腔；30为副边开关电路；7；为变压器；Λ讲P 4分别为变压器(O的原边绕组和副边绕组；‘、&分别为第一、第二输出滤波电容为负载；5；、S2、S。S5和分别为第一、第二、第三、第四、第五和第六开关管；&、De2, Da, Dm, /^和分别为第一、第二、第三、第四、第五和第六二极管；K为输出电压；两点之间的电压(第一开关管(5；)源极和第三开关管(匁漏极的连接点记为A点，第二开关管(S2)源极和第四开关管(?)漏极连接点记为B点)；
为变压器(O副边绕组(AP同名端和非同名端之间的电压；4为电感(4)的电流'im为电感OJ的电流；4为第一二极管(?)的电流；4为第二二极管(?)的电流；iey5为第五开关管(幻的电流；为第五开关管⑷漏极和源极之间的电压；4为第六开关管O的电流；为第六开关管(幻漏极和源极之间的电压；U i。、tY、?2、?3、?4和?5为时间。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明。
[0025]实施例一:
[0026]如附图1所示，本实用新型所述可调压定频LLC谐振变换器由由输入源(KJ、原边开关电路(10)、谐振腔(20)、副边开关电路(30)、变压器(O、第一输出滤波电容(G)、第二输出滤波电容(O和负载UO构成，其中原边开关电路(10)由第一开关管(5；)、第二开关管(S2)、第三开关管O和第四开关管(?)构成，谐振腔(20)由串联谐振电感(4)、并联谐振电感(4)和串联谐振电容(C)构成，副边开关电路(30)由第一二极管(?)、第二二极管UW、第三二极管W、第四二极管(外4)、第五二极管(?)、第六二极管UW、第五开关管(幻和第六开关管(幻构成，变压器(O包括原边绕组(4)和副边绕组(AP ;
[0027]所述输入源(Vjn)的正极分别与第一开关管(5；)的漏极和第二开关管(幻的漏极相连，第一开关管(5；)的源极分别连于第三开关管(匁的漏极和串联谐振电感(4)的一端，串联谐振电感(4)的另一端连于并联谐振电感OJ的一端和变压器(7；)原边绕组{N)的同名端，变压器(O原边绕组(Λ0的非同名端连于并联谐振电感OJ的另一端和串联谐振电容(C)的一端，串联谐振电容(C)的另一端连接于第二开关管(幻的源极和第四开关管(?)的漏极，第四开关管(?)的源极连于第三开关管(