一种加辅助电路的全桥LLC谐振变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种加辅助电路的全桥LLC谐振变换器，包括开关电路、谐振网络、变压器TR、整流滤波网络和辅助电路。谐振网络包括串联谐振电容Cr1、串联谐振电感Lr、并联谐振电感Lr。整流滤波网络即为同步整流电路，具有效率高、稳定性好的优点；辅助电路包括开关管、并联体二极管、寄生电容和辅助电容Cr2。本发明专利技术能够在不增加控制电路复杂性的基础上实现全桥(FB)臂的零电压导通，通过辅助电路减小电路的环流损耗，进一步提高电路的效率。并且，在对电能要求很高并不允许出现输入电压震荡的应用环境里，可以在输入电压突降或断电的有效时间内(hold‑up time)保证输出正常工作，从而不影响整体的系统的工作状态。

【技术实现步骤摘要】
一种加辅助电路的全桥LLC谐振变换器
本专利技术属于开关操作电源领域，涉及一种全桥LLC变换器，尤其是一种加辅助电路的全桥LLC谐振变换器。
技术介绍
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大多工作于硬开关状态具有开关损耗大，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。LLC谐振变换器工作于软开关状态，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。另外，除了电能质量和效率一直是关注焦点外，现代社会对电源的供电稳定性，尤其是在针对精密仪器和大数据中心等，这种必须保证稳定工作的的场所，更是倍加关注。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种在电路输入电压短时间下降或断掉的情况下能继续高效、稳定工作的加辅助电路的全桥LLC谐振变换器。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种加辅助电路的全桥LLC谐振变换器，其特征在于，包括直流供电电源V1、全桥LLC变换电路和辅助电路；全桥变换电路包括开关电路、谐振网络、变压器TR以及输出整流滤波电路；开关电路的输入端接直流共供电电源V1，输出端通过谐振网络连接到变压器TR的原边绕组上，输出整流滤波电路的输入端接变压器TR的副边绕组，输出端为全桥LLC谐振变换器的输出端；辅助电路通过谐振网络与变压器TR的原边绕组相连。本专利技术进一步的改进在于：开关电路包括四个开关MOS管，每个开关MOS管均并联有体二极管和寄生电容；其中，开关MOS管Q1的漏极和开关MOS管Q2的源极与直流电源相连，开关MOS管Q1的源极和开关MOS管Q2的漏极相连，开关MOS管Q2的源极接地，开关MOS管Q3的漏极和开关MOS管Q4的源极与直流电源相连。开关MOS管Q1的源极接直流供电电源V1的正极，开关MOS管Q2的漏极接直流供电电源V1的负极。谐振网络包括主谐振沟槽和辅助谐振网络；主谐振沟槽包括谐振电感Lr、励磁电感Lm和谐振电容Cr1；辅助谐振网络包括谐振电感Lr、谐振电容Cr1、励磁电感Lm和辅助电容Cr2；其中，谐振电感Lr的一端连接在开关MOS管Q1和开关MOS管Q2之间的节点上，另一端依次串联励磁电感Lm和谐振电容Cr1，励磁电感Lm并联在变压器TR的原边绕组两端，谐振电容Cr1的另一端连接在开关MOS管Q3和开关MOS管Q4之间的节点上。辅助电路包括辅助开关管Qf、并联在辅助开关管Qf漏极和源极上的体二极管Df和寄生电容Cf；辅助开关管Qf的漏极串接辅助电容Cr2后，并联在谐振电容Cr1两端。输出整流滤波电路包括四个整流MOS管，每个整流MOS管均并联有体二极管和寄生电容；其中，变压器TR副边绕组与整流MOS管SR1的漏极和整流MOS管SR2的源极相连，整流MOS管SR1的源极和整流MOS管SR2的漏极相连，整流MOS管SR3的漏极和整流MOS管SR4的源极与变压器TR副边绕组相连，滤波电容Co和输出负载R并联在整流MOS管SR3的源极和整流MOS管SR4的漏极之间。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术添加辅助电路，以利于实现转化效率高，电能质量稳定的应用，在变换器输入掉电或突降时，稳定输出电压，继续保持高效率的电能变换，保护精密用电设备。本专利技术增加辅助电路，在正常工作期间辅助电路对主电路没有任何影响，只有在hold-up时间内主电路原边电压器的电压突降或波动，无法满足输出需要时，辅助电路此时通过增加谐振电容Cr1的值提高增益向副边提供能量，保持输出端满足需求。本专利技术全桥LLC的结构，可以成分保证所有开关MOS管的零电压转换软开关。本专利技术辅助电路为一个电容和一个开关管组成，只需要简单的控制电路，该控制电路与主控制电路相互独立，不增加主控制电路的复杂度。附图说明图1是全桥LLC谐振变换器电路拓扑结构；图2a是电路工作的波形图；b为hold-up时的LLC谐振电流和励磁电流波形；图3是正常输出和hold-up输出波形。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参见图1，本专利技术直流供电电源V1、全桥LLC变换电路和一个辅助电路；全桥变换电路的输入端并接到直流供电电源V1的输出端。全桥变换电路包括开关电路、谐振网络、变压器TR、输出整流滤波电路。整流电路和开关电路均为全桥结构。开关电路的直流输入端为谐振回路的直流输入端；谐振电路的输入端接开关电路的输出端，输出端接变压器TR原边绕组。变压器TR与输出整流电路通过变压器TR进行耦合。输出整流滤波电路为全波整流。谐振网络分为主谐振沟槽和辅助谐振网络：主谐振沟槽包括谐振电感Lr，励磁电感Lm和谐振电容Cr1；辅助谐振网络包括谐振电感Lr，谐振电容Cr1，励磁电感Lm和辅助电容Cr2；谐振网络包括依次串联的谐振电容Cr1、谐振电感Lr和励磁电感Lm；谐振电容Cr1、谐振电感Lr与励磁电感Lm串联后的两端分别接开关电路的两个输出端，谐振电感Lr与变压器TR原边绕组并联。串联谐振电感Lr是变压器TR原边的漏感，并联谐振电感Lr是变压器TR的励磁电感Lm。本专利技术在LLC回路上添加了辅助电路，辅助电路的电容与谐振电容Cr1通过辅助开关管Qf进行并联，然后和谐振电感Lr、励磁电感Lm一起形成新的谐振网络，保护电路在hold-up时间内能保持稳定的输出，而不影响用电设配的正常工作。辅助电路包括辅助开关管Qf、体二极管Df、寄生电容Cf和辅助电容Cr2，辅助电容Cr2和辅助开关管Qf进行串联，然后再与谐振电容Cr1进行并联。此辅助电路与全桥变换电路中的谐振电感Lr、谐振电容Cr1、变压器TR共同组成一个辅助谐振网络，在参数设计上通过辅助电路可减小电路的环流损耗，进一步提高电路的效率。正常工作时，此辅助电路对主电路没有任何影响，一旦变换器输入电压突降或断掉，此电路通过增加谐振电容Cr1的值，提高电压增益，并向副边传递能量，使得变换器整体正常输出。开关电路包括开关MOS管Q1、开关MOS管Q1的体二极管D1、寄生电容C1、开关MOS管Q2、开关MOS管Q2的体二极管D2、寄生电容C2、开关MOS管Q3、开关MOS管Q3的体二极管D3、寄生电容C3、开关MOS管Q4、开关MOS管Q4的体二极管D4和寄生电容C4；具体的，开关MOS管Q1的漏极和开关MOS管Q2的源极与直流电源相连，开关MOS管Q1的源极和开关MOS管Q2的漏极相连，开关MOS管Q2的源极接地，开关MOS管Q3的漏极和开关MOS管Q4的源极与直流电源相连；输出整流滤波电路包括整流MOS管SR1、整流MOS管SR1的体二极管D5、寄生电容C5、整流MOS管SR2、整流MOS管SR2的体二极管D6、寄生电容C6、整流MOS管SR3、整流MOS管SR3的体二极管D7、寄生电容C7、整流MOS管SR4、整流MOS管SR4的体二极管D8、寄生电容C8、滤波电容Co和输出电阻R；具体的，变压器TR副边绕组与整流MOS管SR1的漏极和整流MOS管SR2的源极相连，整流MOS管SR1的源极和整流MOS管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加辅助电路的全桥LLC谐振变换器，其特征在于，包括直流供电电源V1、全桥LLC变换电路和辅助电路；全桥变换电路包括开关电路、谐振网络、变压器TR以及输出整流滤波电路；开关电路的输入端接直流共供电电源V1，输出端通过谐振网络连接到变压器TR的原边绕组上，输出整流滤波电路的输入端接变压器TR的副边绕组，输出端为全桥LLC谐振变换器的输出端；辅助电路通过谐振网络与变压器TR的原边绕组相连。

【技术特征摘要】
1.一种加辅助电路的全桥LLC谐振变换器，其特征在于，包括直流供电电源V1、全桥LLC变换电路和辅助电路；全桥变换电路包括开关电路、谐振网络、变压器TR以及输出整流滤波电路；开关电路的输入端接直流共供电电源V1，输出端通过谐振网络连接到变压器TR的原边绕组上，输出整流滤波电路的输入端接变压器TR的副边绕组，输出端为全桥LLC谐振变换器的输出端；辅助电路通过谐振网络与变压器TR的原边绕组相连。2.根据权利要求1所述的加辅助电路的全桥LLC谐振变换器，其特征在于，开关电路包括四个开关MOS管，每个开关MOS管均并联有体二极管和寄生电容；其中，开关MOS管Q1的漏极和开关MOS管Q2的源极与直流电源相连，开关MOS管Q1的源极和开关MOS管Q2的漏极相连，开关MOS管Q2的源极接地，开关MOS管Q3的漏极和开关MOS管Q4的源极与直流电源相连。3.根据权利要求2所述的加辅助电路的全桥LLC谐振变换器，其特征在于，开关MOS管Q1的源极接直流供电电源V1的正极，开关MOS管Q2的漏极接直流供电电源V1的负极。4.根据权利要求2所述的加辅助电路的全桥LLC谐振变换器，其特征在于，谐振网络包括主谐振沟槽和辅助谐振网络；主谐振沟槽包括谐...

【专利技术属性】
技术研发人员：史永胜，王雪丽，李娜，宁青菊，李珏，魏浩，史禄培，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61