一种全桥LLC谐振变换电路及其宽范围输出控制方法技术

本发明专利技术提供了一种全桥LLC谐振变换电路，包括变换电路及整流电路，变换电路包括Q1、Q2、Q3、Q4四个开关管，所述变换电路部分还设置串联的谐振电容Cr、谐振电感Lr，谐振电容Cr一端连接其中一个桥臂，谐振电感Lr连接另一个桥臂。本发明专利技术提供了一种全桥LLC谐振变换电路的宽范围输出控制方法，当输出电压Uo大于（Uomax+Uomin）/2时，使全桥LLC谐振变换电路工作在全桥工作模式下；当输出电压Uo小于（Uomax+Uomin）/2时，使全桥LLC谐振变换电路工作在半桥工作模式下；在输出电压等于（Uomax+Uomin）/2时，进行全桥工作模式和半桥工作模式的切换。本发明专利技术能够提供更宽的输出电压范围，或者同样的输出电压范围下，能够获得更好的输出特性指标，如更高的效率、更小的输出电压纹波。

A full bridge LLC resonant converter and its wide range output control method

The invention provides a full bridge LLC resonant converter circuit, including the transformation circuit and the rectifying circuit. The converter circuit includes four switches of Q1, Q2, Q3 and Q4. The circuit part also sets the series resonant capacitance Cr, resonant inductance Lr, one end of the resonant capacitance Cr is connected to one of the bridge arms, the resonant inductance Lr connected to the other bridge. Arm. The invention provides a wide range output control method for the full bridge LLC resonant converter. When the output voltage Uo is greater than (Uomax+Uomin) /2, the full bridge LLC resonant converter works in the full bridge operation mode; when the output voltage Uo is less than (Uomax+Uomin) /2, the full bridge LLC resonant converter works in the half bridge working mode. Under the output voltage equal to (Uomax+Uomin) /2, switching between full bridge mode and half bridge mode is carried out. The invention can provide a wider range of output voltage, or the same output voltage range, and can obtain better output characteristics, such as higher efficiency and smaller output voltage ripple.

【技术实现步骤摘要】
一种全桥LLC谐振变换电路及其宽范围输出控制方法
本专利技术涉及一种全桥LLC谐振变换电路，同时涉及一种电路输出控制方法，特别涉及全桥LLC谐振变换电路的宽范围输出控制方法。
技术介绍
目前电动汽车的电池端压范围大致有两种，200V～500V和300V～750V。如果一台充电机可以实现对两种电压范围的电池充电，就能大幅减少充电桩的建设成本，提高经济效益。LLC谐振变换电路因其高效率、以及能够做到更高的功率密度等优势而受到业内人士的青睐。但是LLC谐振变换电路属于变频率调压变换器，传统的控制方法很难同时满足高效率与宽输出电压的要求。
技术实现思路
本专利技术首先所要解决的技术问题是提供一种全桥LLC谐振变换电路，该电路能同时满足高效率输出及宽输出电压的要求。为此，本专利技术采用以下技术方案：一种全桥LLC谐振变换电路，包括变换电路及整流电路，所述变换电路包括Q1、Q2、Q3、Q4四个开关管，其中Q1、Q2串联组成左桥臂，Q3、Q4组成串联右桥臂，两个桥臂并联，所述变换电路部分还设置串联的谐振电容Cr、谐振电感Lr，谐振电容Cr一端连接其中一个桥臂，谐振电感Lr连接另一个桥臂；所述整流电路包括四个全桥整流二极管D1、D2、D3、D4，所述D1、D2串联组成一组全桥整流二极管，D3、D4串联组成另一组全桥整流二极管，两组全桥整流二极管并联；所述变换电路与整流电路通过谐振变压器Lr连接，谐振变压器Lr在整流电路中分别连接两组全桥整流二极管。进一步的，所述全桥LLC谐振变换电路可以为单个应用的全桥LLC谐振电路或者由两个或两个以上全桥LLC谐振电路经并联或串联而形成的衍生电路。此外，四个开关管Q1、Q2、Q3、Q4的门极驱动信号分别为Vg1、Vg2、Vg3、Vg4，门极驱动信号的频率随着负载、输出电压变动实现全桥工作模式及半桥工作模式。本专利技术还要解决的技术问题是提供一种全桥LLC谐振变换电路的宽范围输出控制方法，该控制方法中，当输出电压Uo大于（Uomax+Uomin）/2时，使全桥LLC谐振变换电路工作在全桥工作模式下；当输出电压Uo小于（Uomax+Uomin）/2时，使全桥LLC谐振变换电路工作在半桥工作模式下；在输出电压等于（Uomax+Uomin）/2时，进行全桥工作模式和半桥工作模式的切换，切换方法为对互补动作的桥臂给定初始工作频率；其中，Uomax为额定最大输出电压；Uomin为额定最小输出电压。在本方法中，所述全桥工作模式是指：使变换电路的左桥臂、右桥臂的上下两开关管的门极驱动信号互补，保持门极驱动信号占空比为50％，门极驱动信号的频率随着负载、输出电压变动。在本方法中，所述半桥工作模式是指：使变换电路仅有一个桥臂上下两开关管的门极驱动信号互补，保持门极驱动信号占空比为50％，门极驱动信号的频率随着负载、输出电压变动；另一个桥臂的上开关管始终关闭，下开关管始终开通。进一步的，所述全桥工作模式和半桥工作模式的切换方法是指：在升压工作过程中，变换电路从半桥切换到全桥，对左桥臂、右桥臂的上下两开关管的门极驱动信号给定初始工作频率；在降压工作过程中，变换电路从全桥切换到半桥，对其中一个桥臂上下两开关管的门极驱动信号给定初始工作频率，另一个桥臂的上开关管始终关闭，下开关管始终开通。此外，所述全桥LLC谐振变换电路为单个应用的全桥LLC谐振电路或者两个或两个以上全桥LLC谐振电路经并联或串联而形成的衍生电路。与现有技术相比，本专利技术所达到的效益在于：能够提供更宽的输出电压范围，或者同样的输出电压范围下，能够获得更好的输出特性指标，如：更高的效率、更小的输出电压纹波。附图说明图1为全桥LLC谐振变换电路的电路图。图2为全桥LLC谐振变换电路全桥模式工作波形。图3为全桥LLC谐振变换电路半桥模式工作波形。图4为不同的输出电压Uo对应的工作模式示意图。图5为带滞回切换的工作模式示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。实施例一：如图1所示是适用于本专利技术方法的一种全桥LLC谐振变换电路，也可应用于全波整流型的LLC谐振变换电路。图1所示电路中，四个开关管Q1、Q2、Q3、Q4，四个全桥整流二极管D1、D2、D3、D4，以及谐振电容Cr、谐振电感Lr、谐振变压器Tr组成全桥LLC谐振变换电路。四个开关管Q1、Q2、Q3、Q4的门极信号分别为Vg1，Vg2，Vg3，Vg4。如图2所示，本专利技术所提供的全桥LLC谐振变换电路的宽范围输出控制方法，具体如下：当输出电压Uo大于（Uomax+Uomin）/2时，使全桥LLC谐振变换电路工作在全桥工作模式下，通过变频进行调压；当输出电压Uo小于（Uomax+Uomin）/2时，使全桥LLC谐振变换电路工作在半桥工作模式下，通过变频进行调压；在输出电压等于（Uomax+Uomin）/2时，进行全桥工作模式和半桥工作模式的切换，切换方法是设定互补动作的桥臂初始工作频率。其中，Uomax为额定最大输出电压；Uomin为额定最小输出电压。具体的，如图3所示，为所述全桥工作模式是指：使变换电路的驱动信号Vg1，Vg2，Vg3，Vg4各为50%占空比，Vg1和Vg2互补并留有死区时间，Vg3与Vg4互补并留有死区时间，Vg1与Vg3相位互差180度，驱动信号的频率随着负载、输出电压变动。如图4所示，为所述半桥工作模式是指：使变换电路的驱动信号Vg1，Vg2各为50%占空比，Vg1和Vg2互补并留有死区时间，Vg3保持低电平使开关管Q3始终关闭，Vg4保持高电平使Q4始终开通，Vg1和Vg2驱动信号的频率随着负载、输出电压变动。如图2所示，所述全桥工作模式和半桥工作模式的切换方法是指：在升压工作过程中，变换器从半桥切换到全桥，左右桥臂驱动信号Vg1，Vg2，Vg3，Vg4的初始工作频率同时设定为频率上限fsmax；在降压工作过程中，变换器从全桥切换到半桥，设定其中一个桥臂Vg1，Vg2的驱动信号为频率下限fsmin，另一个桥臂的Vg3保持低电平使上开关管Q3始终关闭，Vg4保持高电平使下开关管Q4始终开通。实施例二：如图1所示是适用于本专利技术方法的一种全桥LLC谐振变换电路，也可应用于全波整流型的LLC谐振变换电路。图1所示电路中，四个开关管Q1、Q2、Q3、Q4，四个全桥整流二极管D1、D2、D3、D4，以及谐振电容Cr、谐振电感Lr、谐振变压器Tr组成全桥LLC谐振变换电路。四个开关管Q1、Q2、Q3、Q4的门极信号分别为Vg1，Vg2，Vg3，Vg4。如图5所示，本专利技术所提供的带滞回切换的全桥LLC谐振变换电路的宽范围输出控制方法，具体如下：当输出电压Uo大于（Uomax+Uomin）/2+ε时，使全桥LLC谐振变换电路工作在全桥工作模式下，通过变频进行调压；当输出电压Uo小于（Uomax+Uomin）/2-ε时，使全桥LLC谐振变换电路工作在半桥工作模式下，通过变频进行调压；在输出电压在[（Uomax+Uomin）/2-ε,（Uomax+Uomin）/2+ε]内，进行带滞回的全桥工作模式和半桥工作模式的切换。在升压工作中，电路在[（Uomax+Uomin）/2-ε,（Uomax+Uomin）/2+ε本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全桥LLC谐振变换电路，其特征在于包括变换电路及整流电路，所述变换电路包括Q1、Q2、Q3、Q4四个开关管，其中Q1、Q2串联组成左桥臂，Q3、Q4组成串联右桥臂，两个桥臂并联，所述变换电路部分还设置串联的谐振电容Cr、谐振电感Lr，谐振电容Cr一端连接其中一个桥臂，谐振电感Lr连接另一个桥臂；所述整流电路包括四个全桥整流二极管D1、D2、D3、D4，所述D1、D2串联组成一组全桥整流二极管，D3、D4串联组成另一组全桥整流二极管，两组全桥整流二极管并联；所述变换电路与整流电路通过谐振变压器Lr连接，谐振变压器Lr在整流电路中分别连接两组全桥整流二极管。

【技术特征摘要】
1.一种全桥LLC谐振变换电路，其特征在于包括变换电路及整流电路，所述变换电路包括Q1、Q2、Q3、Q4四个开关管，其中Q1、Q2串联组成左桥臂，Q3、Q4组成串联右桥臂，两个桥臂并联，所述变换电路部分还设置串联的谐振电容Cr、谐振电感Lr，谐振电容Cr一端连接其中一个桥臂，谐振电感Lr连接另一个桥臂；所述整流电路包括四个全桥整流二极管D1、D2、D3、D4，所述D1、D2串联组成一组全桥整流二极管，D3、D4串联组成另一组全桥整流二极管，两组全桥整流二极管并联；所述变换电路与整流电路通过谐振变压器Lr连接，谐振变压器Lr在整流电路中分别连接两组全桥整流二极管。2.根据权利要求1所述的一种全桥LLC谐振变换电路，其特征在于它可以为单个应用的全桥LLC谐振电路或者由两个或两个以上全桥LLC谐振电路经并联或串联而形成的衍生电路。3.根据权利要求1所述的一种全桥LLC谐振变换电路，其特征在于四个开关管Q1、Q2、Q3、Q4的门极驱动信号分别为Vg1、Vg2、Vg3、Vg4，门极驱动信号的频率随着负载、输出电压变动实现全桥工作模式及半桥工作模式。4.全桥LLC谐振变换电路的宽范围输出控制方法，其特征在于，当输出电压Uo大于（Uomax+Uomin）/2时，使全桥LLC谐振变换电路工作在全桥工作模式下；当输出电压Uo小于（Uomax+Uomin）/2时，使全桥LLC谐振变换电路工作在半桥工作模式下；在输出电压等于（Uomax+Uomin）/...

【专利技术属性】
技术研发人员：温剑威，盛况，张军明，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33