本发明专利技术公开了一种适用于大功率升压型LLC谐振变换器的结构，包括逆变侧、整流侧、变压器和散热器，逆变侧和整流侧与变压器相连，并共同设在散热器上方；在逆变侧顶部插有驱动板，驱动板上插有最小系统板；逆变侧上分别设有两个半桥模块、两个谐振电感和逆变侧PCB板，逆变侧PCB板上方分别设正、负母线铜片和一对谐振电容组；通过利兹线接两个谐振电感连接到变压器的逆变侧接线端上；整流侧包括四个二极管模块，四个二极管模块上方连接一块整流侧PCB板，整流侧PCB板上设有由五个电容并联的滤波电容组，四个二极管模块和滤波电容组通过整流侧PCB板与变压器相连。在保证散热和电磁兼容性的前提下，实现较高的功率密度。
A Structure for High Power Boost LLC Resonant Converter
【技术实现步骤摘要】
一种适用于大功率升压型LLC谐振变换器的结构
本专利技术属于电力电子变换器结构设计领域，具体涉及一种适用于大功率升压型LLC谐振变换器的结构。
技术介绍
电力电子技术的迅速发展，对变换器的功率密度和效率提出了更高的要求。LLC谐振变换器能实现原边开关管零电压开通、副边整流管零电流关断，其优良的软开关特性可以大幅减小开关损耗，提高效率；可实现开关高频化设计，从而提高功率密度；同时，LLC谐振变换器的可输入电压范围宽、开关应力小，这些优点使其成为目前普遍使用的拓扑。大功率升压型LLC变换器是LLC变换器的一种实际应用分类。在该类型变换器的结构设计过程中，主要存在以下问题：第一，一般情况下，大功率意味着变换器有源器件(开关管、二极管)和无源器件(电感、电容、变压器)的尺寸也会相应增大，器件排布困难，从而影响变换器功率密度；第二，大功率升压型LLC变换器的谐振电流较大，变换器中的发热元件，如开关器件、谐振电感、变压器，散热更为困难；第三，含高速动作开关管的大功率主电路容易对控制回路造成电磁干扰，影响控制的稳定性，同时也容易对外造成电磁污染。因此，为实现高功率密度的大功率升压型LLC谐振变换器，需要综合器件选型、散热、电磁兼容等多方面进行合理的结构设计。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种大功率升压型LLC谐振变换器结构，在保证散热和电磁兼容性的前提下，实现较高的功率密度。本专利技术是通过下述技术方案来实现的。一种适用于大功率升压型LLC谐振变换器的结构，包括逆变侧、整流侧、变压器和散热器，所述逆变侧和整流侧与变压器相连，并共同设在散热器上方；在逆变侧顶部插有驱动板，驱动板上插有最小系统板；所述逆变侧上分别设有两个半桥模块a、b和两个谐振电感a、b，还包括其上的一块逆变侧PCB板，逆变侧PCB板的上方分别设有与两个半桥模块a、b正负极连接的正母线铜片和负母线铜片和一对谐振电容组a、b；在正母线铜片和负母线铜片之间接有一对输入滤波电容组a、b，在逆变侧PCB板下方设有利兹线；通过利兹线接两个谐振电感a、b连接到变压器的逆变侧接线端a上；所述整流侧包括四个二极管模块a、b、c、d，四个二极管模块上方连接一块整流侧PCB板，整流侧PCB板上设有由五个电容并联的滤波电容组，四个二极管模块和滤波电容组通过整流侧PCB板与变压器相连。对于上述技术方案，本专利技术还有进一步优选的方案：进一步，所述两个半桥模块a、b并列分布在逆变侧的左侧，两个谐振电感a、b前后分布在逆变侧的右侧，两个半桥模块a、b和两个谐振电感a、b通过螺丝紧固在散热器上。进一步，两个半桥模块a、b上的半桥模块a的正极和半桥模块b的正极通过正母线铜片连接，半桥模块a的负极和半桥模块b的负极通过负母线铜片连接。进一步，半桥模块a通过其半桥模块a的中点与逆变侧PCB板上的谐振电容组a、b连接，然后接到变压器的逆变侧接线端b上。进一步，半桥模块b通过其半桥模块b的中点与利兹线的接线端子相接，通过利兹线接两个串联的谐振电感a、b，再连接到变压器的逆变侧接线端a上。进一步，所述利兹线和逆变侧PCB板相贴。进一步，所述驱动板置于半桥模块a、b正上方，通过插针连接到半桥模块a、b上。进一步，所述最小系统板通过插针连接到驱动板上，与半桥模块a、b垂直向上形成的空间错开。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：1)本专利技术采用合理的器件选型方法和紧凑型的布局方式，将大功率升压型LLC谐振变换器集成在一个长方体结构中，实现高功率密度，有利于模块化的组合；2)将变换器中原边半桥模块、副边整流二极管模块、变压器和电感紧贴散热器，满足其在大电流工作条件下的散热需求；3)通过最大程度减小驱动回路、主功率回路面积，将DSP最小系统板与半桥模块垂直空间错开等方式，减少电路主功率回路对控制回路的电磁干扰、减小回路中的寄生参数、保证控制回路的良好运行，降低两回路的电磁敏感性。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的不当限定，在附图中：图1是本专利技术所涉及的大功率升压型LLC谐振变换器拓扑；图2是本专利技术的整体结构俯视图；图3(a)是逆变侧的主视图；图3(b)是逆变侧的A-A剖视图；图4(a)是整流侧的主视图；图4(b)是整流侧的俯视图。图中：101.逆变侧，102.整流侧，103.变压器，104.散热器，105.驱动板，106.最小系统板，1.半桥模块a，2.半桥模块b，3.垫片，4.负母线铜片，5.螺丝，6.插针，7.谐振电容组a，8.谐振电容组b，9.谐振电感a，10.谐振电感b，11.逆变侧PCB板，12.逆变侧接线端子a，13.逆变侧接线端子b，14.正母线铜片，15.输入滤波电容组a，16.输入滤波电容组b，17.半桥模块a的正极，18.半桥模块a的负极，19.半桥模块a的中点，20.半桥模块b的正极，21.半桥模块b的负极，22.半桥模块b的中点，23.利兹线，24.利兹线接线端子，25.二极管模块a，26.二极管模块b，27.二极管模块c，28.二极管模块d，29.滤波电容组，30.整流侧PCB板，31.整流侧接线端子a，32.整流侧接线端子b，33.输出接线端a，34.输出接线端b。具体实施方式下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。图1是本专利技术所涉及的大功率升压LLC谐振变换器拓扑。LLC谐振变换器的逆变侧与整流侧通过变压器相连。逆变侧由输入滤波电容Ci、开关管S1～S4、谐振电感Lr、谐振电容Cr组成，整流侧由整流二极管D1～D4、输出滤波电容Co组成。开关管S1～S4实际采用两个半桥模块1和2，整流二极管D1～D4实际采用四个二极管模块25～28。如图2所示为本专利技术的整体结构俯视图，俯视图中可见LLC谐振变换器的三个主体部分：逆变侧101、整流侧102和变压器103。考虑到大功率的应用场合，逆变侧101和整流侧102设计成分立的两部分，在其宽度方向上并列排布，在逆变侧101和整流侧102一侧设有变压器103，逆变侧101和整流侧102与变压器103相连，逆变侧101和整流侧102的宽度之和与变压器103的长度对应。逆变侧101、整流侧102与变压器103整体布局的俯视图为长方形，且三者高度相同。逆变侧101和整流侧102与变压器103相连并整体布置在散热器104上方，见图3(a)所示，长宽根据逆变侧101、整流侧102、变压器103的整体长宽确定。整个谐振变换器是一个长方体模块。在逆变侧101顶部插有驱动板105，在逆变侧101、整流侧102顶部设有最小系统板106。最小系统板106插在驱动板105上。如图3(a)、3(b)所示，为逆变侧101的主视图和A-A剖视图。两个半桥模块a1、b2并列分布在逆变侧101的左侧，两个谐振电感a9、b10前后分布在逆变侧101的右侧，两个半桥模块a1、b2和两个谐振电感a9、b10通过螺丝紧固在散热器104上，保证其散热。两个半桥模块a1、b2和两个谐振电感a9、b10顶部设有一块逆变侧PCB板11，在逆变侧PCB板11的上方分别设有负母线铜片4和正母线铜片14，负母线本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于大功率升压型LLC谐振变换器的结构，其特征在于，包括逆变侧(101)、整流侧(102)、变压器(103)和散热器(104)，所述逆变侧(101)和整流侧(102)与变压器(103)相连，并共同设在散热器(104)上方；在逆变侧(101)顶部插有驱动板(105)，驱动板(105)上插有最小系统板(106)；所述逆变侧(101)上分别设有两个半桥模块a、b(1、2)和两个谐振电感a、b(9、10)，还包括其上的一块逆变侧PCB板(11)，逆变侧PCB板(11)的上方分别设有与两个半桥模块a、b(1、2)正负极连接的正母线铜片(14)和负母线铜片(4)和一对谐振电容组a、b(7、8)；在正母线铜片(14)和负母线铜片(4)之间接有一对输入滤波电容组a、b(15、16)，在逆变侧PCB板(11)下方设有利兹线(23)；通过利兹线(23)接两个谐振电感a、b(9、10)连接到变压器的逆变侧接线端a(12)上；所述整流侧(102)包括四个二极管模块a(25)、b(26)、c(27)、d(28)，四个二极管模块上方连接一块整流侧PCB板(30)，整流侧PCB板(30)上设有与四个二极管模块错位分布的由五个电容并联的滤波电容组(29)，四个二极管模块和滤波电容组(29)通过整流侧PCB板(30)与变压器(103)相连。...
【技术特征摘要】
1.一种适用于大功率升压型LLC谐振变换器的结构，其特征在于，包括逆变侧(101)、整流侧(102)、变压器(103)和散热器(104)，所述逆变侧(101)和整流侧(102)与变压器(103)相连，并共同设在散热器(104)上方；在逆变侧(101)顶部插有驱动板(105)，驱动板(105)上插有最小系统板(106)；所述逆变侧(101)上分别设有两个半桥模块a、b(1、2)和两个谐振电感a、b(9、10)，还包括其上的一块逆变侧PCB板(11)，逆变侧PCB板(11)的上方分别设有与两个半桥模块a、b(1、2)正负极连接的正母线铜片(14)和负母线铜片(4)和一对谐振电容组a、b(7、8)；在正母线铜片(14)和负母线铜片(4)之间接有一对输入滤波电容组a、b(15、16)，在逆变侧PCB板(11)下方设有利兹线(23)；通过利兹线(23)接两个谐振电感a、b(9、10)连接到变压器的逆变侧接线端a(12)上；所述整流侧(102)包括四个二极管模块a(25)、b(26)、c(27)、d(28)，四个二极管模块上方连接一块整流侧PCB板(30)，整流侧PCB板(30)上设有与四个二极管模块错位分布的由五个电容并联的滤波电容组(29)，四个二极管模块和滤波电容组(29)通过整流侧PCB板(30)与变压器(103)相连。2.根据权利要求1所述的一种适用于大功率升压型LLC谐振变换器的结构，其特征在于，所述两个半桥模块a、b(1、2)并列分布在逆变侧(101)的左侧，两个谐振电感a、b(9、10)前后分布在逆变侧(101)的右侧，两个半桥模块a、b...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢奕婷，王乃增，周昂扬，杨旭，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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