基于PWM控制的半桥LC谐振变换电路的制作方法

本发明属于开关电源应用技术领域，具体涉及一种基于pwm控制的半桥lc谐振变换电路。

背景技术：

当输入变换器的电压变化时，要实现输出电压的稳定，在变换器的开关频率固定时，输入到半桥功率管的脉宽也会随着发生变化，功率管实现zcs零电流开通零电流关断的条件是脉冲宽度(导通时间)等于功率回路的lc谐振周期；所以功率管脉宽变化，lc的参数也必须有一个发生变化。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于pwm控制的半桥lc谐振变换电路。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种基于pwm控制的半桥lc谐振变换电路，该电路包括：

输入电源bt1，用于为整个电路提供电能；

第一主功率管q1、第二主功率管q2，用于组成半桥电路；

谐振电感l1及其原边绕组n1、副边绕组n2、谐振电容c1，用于组成lc谐振回路；

第一钳位二极管d1、第二钳位二极管d2，用于钳位主功率变压器的原边电压尖峰低于输入电源电压；

第一输入滤波电容c2、第二输入滤波电容c3，用于对输入电压进行滤波；

主功率变压器t1及其原边绕组n1和副边绕组n2、n3，用于起变压作用；

第一输出整流二极管d3、第二输出整流二极管d4、输出滤波电容c4，用于组成整流和滤波电路。

上述方案中，所述输入电源bt1的正负极分别接到由第一主功率管q1的d极和第二主功率管q2的s极；所述第一输入滤波电容c2、第二输入滤波电容c3串联后的正负极分别接到输入电源bt1的正负极；所述半桥电路的中点先后串联谐振电感l1的原边n2、谐振电容c1之后接到主功率变压器t1的原边绕组n1的一端，所述原边绕组n1的一端还同时接第一钳位二极管d1的正极和第二钳位二极管d2的负极，钳位二极管d1的负极和d2正极分别接输入电源的正负极，主功率变压器t1的原变绕组n1的另一头同时接到输入滤波电容c2的负极和c3的正极；所述主功率变压器t1的副边绕组n2和n3分别接到第一输出整流二极管d3、第二输出整流二极管d4的正极，所述第一输出整流二极管d3、第二输出整流二极管d4的负极接在一起后串联谐振电感l1的副边绕组n2，之后接到输出滤波电容c4的正极。

上述方案中，所述谐振电感l1的原边绕组n1串联在谐振回路，副边绕组n2串联在变压器t1副边的整流回路。当负载不变时，随着输入电压的增加，功率管的占空比会越小，原边副边的峰值电流都会增加。由于副边的峰值电流增加，n1和n2的耦合，所以n1的电感会减小，这就导致原边谐振频率上升，谐振周期减小。当满足变压器原边副边的匝数比等于谐振电感l1原边副边的匝数比，就能满足功率管脉宽的变化等于谐振周期的变化。这样在输入电压变化时仍然能实现功率管的zcs开通和关断。

上述方案中，所述变压器t1的原边副边绕组的匝数比等于谐振电感l1的原边副边绕组的匝数比，用于在主功率管和副边整流二极管在输入电压变化和负载变化时都能实现zcs。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明巧妙地利用了电感双绕组互相耦合电磁感应的原理，实现了谐振电感跟随输入电压和负载变化而变化，从而实现了谐振周期跟随pwm开通周期，在输入电压变化和负载变化时都全程实现了功率管和整流管的zcs开通和关断，从而极大地提高了电源的效率和emc性能；本发明中谐振电感l跟随功率管的脉宽变化而变化实现了功率管在不同电压负载下实现了zcs。

附图说明

图1为本发明实施例提供一种基于pwm控制的半桥lc谐振变换电路的电路图；

图2为本发明实施例提供一种基于pwm控制的半桥lc谐振变换电路中第一主功率管q1和第二主功率管q2的电流电压波形图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明采用谐振电感l跟随功率管的脉宽变化而变化实现了功率管在不同输入电压和负载下实现了zcs。

本发明实施例提供一种基于pwm控制的半桥lc谐振变换电路，如图1所示，该电路包括：

输入电源bt1，用于为整个电路提供电能；

第一主功率管q1、第二主功率管q2，用于组成半桥电路；

谐振电感l1及其原边绕组n1、副边绕组n2、谐振电容c1，用于组成lc谐振回路；

第一钳位二极管d1、第二钳位二极管d2，用于钳位主功率变压器的原边电压尖峰低于输入电源电压；

第一输入滤波电容c2、第二输入滤波电容c3，用于对输入电压进行滤波；

主功率变压器t1及其原边绕组n1和副边绕组n2、n3，用于起变压作用；

第一输出整流二极管d3、第二输出整流二极管d4、输出滤波电容c4，用于组成整流和滤波电路。

所述输入电源bt1的正负极分别接到由第一主功率管q1的d极和第二主功率管q2的s极；所述第一输入滤波电容c2、第二输入滤波电容c3串联后的正负极分别接到输入电源bt1的正负极；所述半桥电路的中点先后串联谐振电感l1的原边n2、谐振电容c1之后接到主功率变压器t1的原边绕组n1的一端，所述原边绕组n1的一端还同时接第一钳位二极管d1的正极和第二钳位二极管d2的负极，钳位二极管d1的负极和d2正极分别接输入电源的正负极，主功率变压器t1的原变绕组n1的另一头同时接到输入滤波电容c2的负极和c3的正极；所述主功率变压器t1的副边绕组n2和n3分别接到第一输出整流二极管d3、第二输出整流二极管d4的正极，所述第一输出整流二极管d3、第二输出整流二极管d4的负极接在一起后串联谐振电感l1的副边绕组n2，之后接到输出滤波电容c4的正极。

所述谐振电感l1的原边绕组n1串联在谐振回路，副边绕组n2串联在变压器t1副边的整流回路。当负载不变时，随着输入电压的增加，功率管的占空比会越小，原边副边的峰值电流都会增加。由于副边的峰值电流增加，n1和n2的耦合，所以n1的电感会减小，这就导致原边谐振频率上升，谐振周期减小。当满足变压器原边副边的匝数比等于谐振电感l1原边副边的匝数比，就能满足功率管脉宽的变化等于谐振周期的变化。这样在输入电压变化时仍然能实现功率管的zcs开通和关断。

所述变压器t1的原边副边绕组的匝数比等于谐振电感l1的原边副边绕组的匝数比，用于在主功率管和副边整流二极管在输入电压变化和负载变化时都能实现zcs。

主功率管可以使mosfet也可以是igbt和三极管等。整流二极管可以是mosfet、igbt和三极管等。

所述lc谐振周期跟随pwm开通周期。

本发明中的原边回路不限于半桥结构，还适应于全桥结构，其副边整流回路不限于全波整流还适用于全桥整流。谐振电感的副边不限于串联在整流管之前还是之后，还是直接串联在主变压器副边。

如图2所示，q1uds为第一主功率管q1的ds极电压波形；q2uds为第二主功率管q2的ds极电流波形；q1ids为第一主功率管q1的ds极电压波形；q2ids为第二主功率管q2的ds极电流波形；从图2可以看出本发明实现了全程zcs软开关。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。