本发明专利技术公开了一种宽负载范围的LLC谐振变换装置,本发明专利技术的负载电流直接流过可变电感的副边绕组，从而控制谐振网络中的谐振电感感量随着输出电流的变化而改变，如在最大输出电流时所述可变谐振电感感量最小，其与变压器励磁电感感量比值也最小，这样可以获得高满载效率；而随着输出电流减小，所可变谐振电感感量增大，与变压器励磁电感感量的比值将增大，从而使得负载输出范围增宽；在获得宽范围负载电流恒流等特性的前提下，本发明专利技术装置可获得较高效率，同时装置及控制电路结构简单，无需复杂的驱动装置及驱动控制电路，达到降低电路成本、提高驱动器效率和稳定性的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于DC/DC变换器及LED照明领域，特别地，涉及一种宽负载范围的LLC谐振变换装置。
技术介绍
21世纪后，LED作为新一代绿色照明被快速推广和应用。而随着新的技术发展，进一步提高照明效率，并改善照明环境，更大功率并可进行调光输出的LED照明逐渐成为新的发展趋势。LLC谐振变换器，因其自身工作特点，可实现高效率、高功率密度以及高稳定性，从而得以广泛的关注和应用。图1所示为一种现有技术的LLC谐振变换器用于LED驱动器的简化原理图，所述LED驱动器包括LLC谐振变换器主电路和LLC驱动控制电路。其中，LLC谐振变换器主电路包括直流电压源Vin、第一功率开关管Q1、第二功率开关管Q2、谐振电感Lr、谐振电容Cr、变压器T1、第一输出二极管D1、第二输出二极管D2、输出电容Co以及LED负载。其中直流电压源Vdc的正极连接第一功率开关管Q1的漏极，直流电压源Vdc的负极接原边地，第一功率开关管Q1的源极接第二功率开关管Q2的漏极和电感Lr的第一端，第二功率开关管Q2的源极接原边地，电感Lr的第二端接电容Cr的第一端，电容Cr的第二端接变压器T1原边绕组的同名端，变压器T1原边绕组的异名端接功率地，变压器T1第一副边绕组的同名端接第一输出二极管D1的阳极，第一输出二极管D1的阴极接输出电容Co的第一端和LED灯串负载的正端，变压器T1第一副边绕组的异名端接副边地，变压器T1第二副边绕组的同名端接副边地，变压器T1第二副边绕组的异名端接第二输出二极管D2的阳极，第二输出二极管D2的阴极接输出电容Co的第二端和副边地，LED灯串负载的负端接电流采样电阻Rs的第一端，Rs的第二端接副边地。LLC驱动控制电路100包括电流采样信号输入电阻R1、调节环电路101、、限频电路102、隔离电路103、比较器单元104、振荡单元105、和驱动产生电路106。负载电流由电阻采样电阻Rs采样后，在电流采样电阻Rs的第一端得到与负载电流成比例的电压信号Vs，电压信号Vs经电流采样信号输入电阻R1输入到调节环电路101；调节环电路101包括误差放大器U1、补偿网络107和基准电压Vref1，输出误差调节信号Vcomp；隔离电路103包括直流源Vdc1、电阻R2和光耦U2，光耦U2的原边的阴极接收调节环电路101产生的误差调节信号Vcomp，光耦U2的副边感应输出的集电极电流ic经工作频率限定电路102和振荡单元105作用于驱动产生电路106，从而输出占空比接近0.5的两路互补驱动信号Vg1和Vg2，Vg1和Vg2分别接第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2的门极。其中，工作频率限定电路102包括运放跟随器U2、跟随参考电压Vref2、P型MOS管Q0、最小工作频率限定电阻Rmin和最大工作频率限定电阻Rmax；此外LLC驱动控制电路100还包括比较器单元104，比较器单元104包括比较器U3、比较基准电压Vref3和滤波电容C1，比较器单元104的输出信号送至驱动产生电路106。所述LLC驱动控制电路100在进行LED恒流控制时的工作频率调节过程如下：当外部因素使得LED负载电流变小时，电流采样电阻Rs的第一端得到电压信号Vs变小，Vs与调节环电路101的基准电压Vref1进行比较之后得到误差信号经由补偿网络放大之后得到的误差调节信号Vcomp信号增大，Vcomp信号作用于隔离电路103，使流经阳极输入电阻R2的电流减小，从而在光耦U2的原边感应输出的集电极电流ic减小。ic作用于工作频率限定电路102和振荡单元105，使得驱动产生电路106输出的两路互补驱动信号Vg1和Vg2的工作频率减小，进一步作用于LLC谐振变换器主电路的谐振网络，从而使LED的输出电流增加，从而LED实现负载电流恢复原设定值。反之，当外部因素使得LED负载电流变大时，经LLC驱动控制电路100进行与上述相反的调节过程同样可使得从而LED实现负载电流恢复原设定值。同理，当所述LED驱动器有调光需求时，只需减小或增大基准电压Vref1，即可对应增大或减小输出的两路互补驱动信号Vg1和Vg2的工作频率，从而使LED负载电流相应减小或增大。频率限定电路102对所述LLC谐振变换器主电路的最小工作频率进行限制，使整个调光过程中第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2均可实现零电压开通，从而避免所述LLC谐振变换器进入容性工作区域，实现高效率。频率限定电路102对所述LLC谐振变换器主电路的最大工作频率进行限制以降低电路的开关损耗：由上述LLC驱动控制电路在进行LED调光输出时的工作频率调节过程可知，当减小基准电压Vref1使得负载电流减小时，LLC驱动控制电路100会增加第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2的工作频率，以降低变压器T1原边的输入能量。而当调节恒流基准电压Vref1减小到一定程度后，比较器单元104的输入电压Vc1将小于比较基准电压Vref3，比较器U3输出高电平作用于控制电路106，使LLC谐振变换器主电路强制工作在打嗝(Burst)模式。在打嗝模式下，LLC谐振变换器主电路间歇工作，因此使得输出到负载的能量减小，负载LED即可工作在更加轻载或空载状态下。进一步，如果考虑到实际主电路中分布电容的影响，相较于理想情况下的理论分析，所述LLC谐振变换器将更快地进入打嗝模式。当LLC谐振变换器工作在打嗝模式，由于主电路间歇工作，导致流过LED的输出电流纹波加大，容易造成闪灯现象。特别的，在主电路即将进入打嗝模式时，容易出现电路工作不稳定情况，更易出现闪灯现象。为了改善上述状况，目前有三种主要的解决办法：第一种办法是增大谐振网络中的谐振电感感量与变压器励磁电感感量的比值，可以扩展负载输出范围并避免进入所述打嗝工作模式，然而这种方法会使得电路效率降低。第二种方法是改变控制策略，采用PFM+PWM的混合控制方法，使轻载调光时进入PWM控制；这种方法的主要缺点是控制电路较复杂，轻载下PWM控制使得主电路开关管硬开关工作，增加了电路损耗。第三种方法是采用额外增加辅助电路等来消除主电路分布电容的影响，避免主电路进入打嗝模式，并获得更小的输出电流；这种方法的主要缺点是增加的辅助电路增加了电路的成本、体积、损耗，另外还需要额外的驱动控制，使得控制电路的复杂性增加。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种新型的LLC谐振变换装置，以克服传统LLC谐振变换器在应用于宽负载范围时轻载频率过高容易进入打嗝模式、以及其他解决方法或控制复杂或电路成本高等不足。其主要原理是：本专利技术提供了一种可变谐振电感的LLC谐振变换装置，负载电流直接流过可变电感的副边绕组，从而控制谐振网络中的谐振电感感量随着输出电流的变化而改变，如在最大输出电流时所述可变谐振电感感量最小，其与变压器励磁电感感量比值也最小，这样可以获得高满载效率；而随着输出电流减小，所可变谐振电感感量增大，与变压器励磁电感感量的比值将增大，从而使得负载输出范围增宽。一种宽负载范围的LLC谐振变换装置，包括LLC谐振变换器主电路和LLC驱动控制电路；所述LLC谐振变换器主电路包括：方波产生电路，用于根据输入直流电源和开关管驱动信号产生方波信号；谐振网络电路，用于根据所述方波信号产生移相和分压信号；变压器本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种宽负载范围的LLC谐振变换装置,其特征在于：负载电流直接流过可变电感的副边绕组，从而控制谐振网络中的谐振电感感量随着输出电流的变化而改变。
【技术特征摘要】
1.一种宽负载范围的LLC谐振变换装置,其特征在于：负载电流直接流过可变电感的副边绕组，从而控制谐振网络中的谐振电感感量随着输出电流的变化而改变。2.根据权利要求1所述的一种宽负载范围的LLC谐振变换装置，其特征在于：包括LLC谐振变换器主电路和LLC驱动控制电路；所述LLC谐振变换器主电路包括：方波产生电路，用于根据输入直流电源和开关管驱动信号产生方波信号；谐振网络电路，用于根据所述方波信号产生移相和分压信号；变压器，用于提供励磁电感、少量谐振电感及实现原副边能量传递；输出整流电路，用于根据变压器副边输出信号产生稳定输出的直流电压信号，以及输出电流采样电路，用于获取负载信息并产生相应的电压信号传给所述LLC驱动控制电路；所述方波产生电路包括：直流电源，用于提供所述LLC谐振变换器主电路供电电压；第一功率开关管和第二功率开关管，用于根据所述LLC驱动控制电路输出的驱动信号和所述直流电源产生方波信号，所述第一功率开关管的漏极连接所述直流电源的正极，所述第一功率开关管的源极连接所述第二功率开关管的漏极，并作为所述方波产生电路的输出端，所述第二功率开关管的源极端连接原边地，而所述第一功率开关管和第二功率开关管的栅极端连接所述驱动控制电路的第一驱动信号输出端和第二驱动信号输出端；所述谐振网络电路包括：可变谐振电感、谐振电容Cr和滤波电容，所述可变谐振电感的原边绕组的同名端接所述方波产生电路的输出端，其可变谐振电感的原边绕组的异名端接所述谐振电容Cr的一端，所述可变谐振电感的第一副边绕组的同名端和滤波电容Cf的一端接副边地，可变谐振电感的第一副边绕组的异名端接可变谐振电感的第二副边绕组的异名端，可变谐振电感的第二副边绕组的同名端接滤波电容Cf的另一端，可变谐...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢小高，马伟中，韩杨，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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