一种加辅助LC谐振电路的全桥和半桥混合变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种加辅助LC谐振电路的全桥和半桥混合变换器，包括逆变电路、谐振网络、变压器、整流滤波网络和辅助LC谐振网络。辅助谐振网络包括串联谐振电容、串联谐振电感、并联谐振电感。主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；辅助谐振网络即为二极管电路，结构简单。辅助LC网络包括串联谐振电感、串联谐振电容、耦合电感，耦合电感和TR2变压器共用一个磁芯。本发明专利技术变换器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，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】

本专利技术属于低电压、大电流器件
，涉及一种开关电源，尤其是一种加辅助LC谐振电路的全桥和半桥混合变换器。
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，而移相全桥和LLC谐振变换器则能很好的削弱或者解决这些问题。移相全桥和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，提供一种加辅助LC谐振电路的全桥和半桥混合变换器，该变换器转换效率高，在电路输入电压短时下降或断掉的情况下能继续高效、稳定的工作。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LC谐振电路的全桥和半桥混合变换器，包括逆变电路、谐振网络、两个变压器以及输出整流滤波电路；逆变电路的输入端接直流供电电源Vin，输出端接谐振网络；谐振网络包括主谐振沟槽、辅助谐振网络和辅助LC网络：主谐振沟槽与变压器TR1的原边绕组相连，辅助谐振网络与变压器TR2的原边绕组相连，辅助LC网络包括串联的谐振电感Lr3和谐振电容Cr2，谐振电感Lr3和谐振电容Cr2两端分别接耦合电感TR3的两端，耦合电感TR3与变压器TR2原边绕组共用磁芯。本专利技术进一步的改进在于：所述逆变电路为全桥逆变电路或半桥逆变电路。所述逆变电路包括开关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以及寄生电容C4；开关MOS管Q1的漏极和开关MOS管Q2的源极与直流供电电源Vin的正极相连，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的源极与直流供电电源Vin的负极相连。所述主谐振沟槽包括谐振电感Lr1和开关MOS管Q1的寄生电容C1；谐振电感Lr1的一端接开关MOS管Q1的源极，另一端接变压器TR1原边绕组的一端，变压器TR1原边绕组的另一端接开关MOS管Q3的源极；辅助谐振网络包括谐振电感Lr2、谐振电容Cr和励磁电感Lm；谐振电感Lr2的一端接开关MOS管Q4的漏极，另一端接变压器TR2原边绕组的一端，变压器TR2原边绕组的另一端接开关MOS管Q4的源极，励磁电感Lm并联在变压器TR2原边绕组的两端。所述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，整流MOS管SR2、整流MOS管SR2的体二极管D6，滤波电感Lk，滤波电容Co、输出电阻R、整流二极管D7以及整流二极管D8；变压器TR1的副边绕组分别接整流MOS管SR1和整流MOS管SR2的源极，整流MOS管SR1和整流MOS管SR2的漏极均接滤波电感Lk的一端，滤波电感Lk的另一端接滤波电容Co的一端，滤波电容Co的另一端接地，输出电阻R并联在滤波电容Co的两端；变压器TR2的副边绕组分别接整流二极管D7和整流二极管D8的阳极，整流二极管D7和整流二极管D8的阴极均接到滤波电感Lk和滤波电容Co之间的节点上。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过将全桥和半桥LLC结合并添加辅助LC网络，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。【附图说明】图1是混合谐振变换器电路拓扑结构；图2-a是电路工作的波形图；图2-b是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输出波形图4-a是Mode 1[t0-t1]等效电路图；图4-b是Mode 2[t1-t2]等效电路图；图4-c是Mode 3[t2-t3]等效电路图；图4-d是Mode 4[t3-t4]等效电路图；图4-e是Mode 5[t4-t5]等效电路图；图4-f是Mode 6[t5-t6]等效电路图；图4-g是Mode 7[t6-t7]等效电路图。【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，本专利技术加辅助LC谐振电路的全桥和半桥混合变换器，包括逆变电路、谐振网络、两个变压器以及输出整流滤波电路；逆变电路为全桥逆变电路或半桥逆变电路，逆变电路的输入端接直流供电电源Vin，输出端接谐振网络；谐振网络包括主谐振沟槽、辅助谐振网络和辅助LC网络：主谐振沟槽与变压器TR1的原边绕组相连，辅助谐振网络与变压器TR2的原边绕组相连，辅助LC网络包括串联的谐振电感Lr3和谐振电容Cr2，谐振电感Lr3和谐振电容Cr2两端分别接耦合电感TR3的两端，耦合电感TR3与变压器TR2原边绕组共用磁芯。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；变压器TR1的漏感为串联谐振电感Lr1，变压器TR1副边绕组分别接整流MOS管SR1和整流MOS管SR2，副边绕组串联滤波电感Lk，并联滤波电容Co、输出负载R；变压器TR2的漏感为串联谐振电感Lr2，原边励磁电感Lm，串联谐振电容Cr，变压器TR2副边绕组分别接整流二极管D7和整流二极管D8，并联滤波电容Co、输出负载R；辅助LC电路的耦合电感TR3与变压器TR2原边绕组共用磁芯，其串联电感Lr3、谐振电容Cr2。本专利技术的原理：如图2-a所示，本变换器在正常工作时的电路波形图；图2-b是hold-up时间的电路波形图。加辅助LC网络的混合变换器，在正常工作期间辅助LC网络对主电路没有任何影响，只是作为储能工具的存在，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LC网络此时通过TR2变压器向副边提供能量，保持输出端无波动。整体作用效果见图3，hold-up时段内有稳定的输出。全桥和半桥LLC混合变换器结构，可以充分保证轻载所有开关MOS管的零电压转换软开关。变换器的一个完整的周期由不同的子区间和对应的不同的模态组成，下面对正常境况下的工作过程进行分析：如图4-a所示，Mode1[t0-t1]阶段，在t0时刻，变压器TR1原边电流可以向输出提供能量，开关MOS管Q1、同步整流整流MOS管SR1、整流二极管D7导通，输出电压通过变压器TR2施加在励磁电感Lm上，谐振电感Lr2、谐振电容Cr发生谐振，当谐振电流等于励磁电流时，该模态结束。如图4-b所示，Mode2[t1-t2]阶段，谐振电感Lr2、谐振电容Cr继续谐振，ir的方向改变，变压器TR2副边整流二极管D8导通，整流二极管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加辅助LC谐振电路的全桥和半桥混合变换器，其特征在于，包括逆变电路、谐振网络、两个变压器以及输出整流滤波电路；逆变电路的输入端接直流供电电源Vin，输出端接谐振网络；谐振网络包括主谐振沟槽、辅助谐振网络和辅助LC网络：主谐振沟槽与变压器TR1的原边绕组相连，辅助谐振网络与变压器TR2的原边绕组相连，辅助LC网络包括串联的谐振电感Lr3和谐振电容Cr2，谐振电感Lr3和谐振电容Cr2两端分别接耦合电感TR3的两端，耦合电感TR3与变压器TR2原边绕组共用磁芯。

【技术特征摘要】
1.一种加辅助LC谐振电路的全桥和半桥混合变换器，其特征在于，包括逆变电路、谐振网络、两个变压器以及输出整流滤波电路；逆变电路的输入端接直流供电电源Vin，输出端接谐振网络；谐振网络包括主谐振沟槽、辅助谐振网络和辅助LC网络：主谐振沟槽与变压器TR1的原边绕组相连，辅助谐振网络与变压器TR2的原边绕组相连，辅助LC网络包括串联的谐振电感Lr3和谐振电容Cr2，谐振电感Lr3和谐振电容Cr2两端分别接耦合电感TR3的两端，耦合电感TR3与变压器TR2原边绕组共用磁芯。2.根据权利要求1所述的加辅助LC谐振电路的全桥和半桥混合变换器，其特征在于，所述逆变电路为全桥逆变电路或半桥逆变电路。3.根据权利要求1或2所述的加辅助LC谐振电路的全桥和半桥混合变换器，其特征在于，所述逆变电路包括开关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以及寄生电容C4；开关MOS管Q1的漏极和开关MOS管Q2的源极与直流供电电源Vin的正极相连，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的源极与直流供电电源Vin的负极相连。4.根据...

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