LLC谐振变换电路及其工作模式的确定装置制造方法及图纸

本申请公开了一种LLC谐振变换电路及其工作模式的确定装置。所述LLC谐振变换电路包括用于为输入电压提供续流路径的逆变电路，与所述逆变电路连接、用于将所述逆变电路在全桥状态和半桥半桥之间转换的继电器，与所述逆变电路连接、用于对经过所述谐振电路的输入电压进行谐振处理的谐振电路。本实用新型专利技术解决了相关技术中常规的LLC谐振电路容易对功率器件以及开关器件产生损耗进而影响整个系统的转换效率的技术问题。

LLC Resonant Converter Circuit and Its Operating Mode Determining Device

【技术实现步骤摘要】
LLC谐振变换电路及其工作模式的确定装置
本技术涉及电子电路
，具体而言，涉及一种LLC谐振变换电路及其工作模式的确定装置。
技术介绍
目前，常规的LLC谐振电路拓扑包含：不对称半桥LLC谐振电路、对称半桥LLC谐振电路、以及全桥LLC谐振电路。而对于以上传统的常规LLC谐振电路拓扑而言，当应用于超宽输出电压范围时，存在以下问题：⑴为了满足输出电压宽增益范围，在设计阶段需要将励磁电感Lm与谐振电感Lr的比值K设计的足够小(甚至小于3)，在谐振腔参数(谐振电感Lr与谐振电容Cr)确定的情况下，励磁电感感量Lm相应减小，从而导致励磁电流Im显剧上升，大大增加了原边功率器件的导通损耗，以及开关器件的关断损耗，从而影响整个模块的转换效率。⑵在输出电压增益较低的情况下，传统的LLC谐振电路为了满足低增益输出要求，图1是根据现有技术的LLC谐振电路拓扑的输出电压增益随频率变化的曲线的示意图，如图1所示，M_Rac_min(f)为最低电压满载输出条件下的增益曲线，M_Rac_max(f)为最高电压满载输出条件下的增益曲线，Gmin为最低输出电压条件下对应的增益值，Gmax为最高输出电压条件下对应的最大增益值。在高频低增益段，增益曲线平缓，输出电压增益随频率调节缓慢，通过正常的PFM(脉冲频率调制)控制无法满足低压增益需求。⑶在低压增益输出条件下，需要采用脉冲宽度调制PWM与脉冲频率调制PFM同步调节。然而，在脉冲宽度调制PWM与脉冲频率调制PFM同步调节模式下会导致LLC开关管出现硬开关，极大的增加了LLC开关管的开关损耗；同时LLC上下开关管处于硬开关状态会存在直通短路风险。图2是根据现有技术的半桥LLC谐振电路的拓扑图，如图2所示，以半桥LLC谐振电路为例，Vbus为输入母线电压，Cbus为输入母线电容，Q1、Q2分别为上下开关MOS管，Lr为谐振电感，Cr为谐振电容，T1为主变压器，D1、D2分别为输出二极管，Cout为输出电容，Rout为输出负载，Vout为输出电压。由于上下管Q1和Q2处于脉冲宽度调制PWM与脉冲频率调制PFM同步调节模式下，在下管Q2关断后，谐振电感续流导致上管体二极管导通，从而实现软开关ZVS(零电压开通)条件，但是，此时由于脉冲宽度调制PWM调宽到死区时间增大，上管Q1没有发波导通，此时开关管Q1和Q2结电容与Lr、Cr之间产生自由振荡。在自由振荡期间容易出现上管Q1在下管Q2的体二极管续流状态下硬开通，由于MOS管的体二极管反向恢复能力弱，在重载的情况下有很大的直通短路风险，导致模块损坏。针对上述相关技术中常规的LLC谐振电路容易对功率器件以及开关器件产生损耗进而影响整个系统的转换效率的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本技术实施例提供了一种LLC谐振变换电路及其工作模式的确定装置，以至少解决相关技术中常规的LLC谐振电路容易对功率器件以及开关器件产生损耗进而影响整个系统的转换效率的技术问题。根据本申请实施例的一个方面，提供了一种LLC谐振变换电路，包括：逆变电路，用于为输入电压提供续流路径，其中，所述逆变电路包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管；继电器，与所述逆变电路连接，用于将所述逆变电路在全桥状态和半桥半桥之间转换；谐振电路，与所述逆变电路连接，用于对经过所述谐振电路的输入电压进行谐振处理，其中，所述谐振电路包括：谐振电感和谐振电容，所述谐振电感的一端与所述第一开关管的漏极连接，所述谐振电感的另外一端与变压器的原边的一端连接，所述谐振电容的一端与所述变压器的原边的另外一端连接，所述谐振电容的另外一端与所述第四开关管的漏极连接。可选地，所述继电器的一端与所述第三开关管的源极连接，所述继电器的另外一端与第一滤波电容的负极连接，其中，在所述继电器处于断开状态时，所述逆变电路为全桥状态，在所述继电器处于闭合状态时，所述逆变电路为半桥状态。可选地，该LLC谐振变换电路还包括：整流电路，与所述谐振电路连接，用于对经过所述逆变电路和所述谐振电路处理后的输入电压进行处理。可选的，所述整流电路包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管，其中，所述第一二极管的正极与所述变压器的副边的一端连接，负极与第二滤波电容的正极连接；所述第二二极管的正极与所述第二滤波电容的负极连接，所述第二二极管的负极与所述第一二极管的正极连接；所述第三二极管的正极与所述第四二极管的负极连接，负极与所述第二滤波电容的正极连接；所述第四二极管的正极与所述第二滤波电容的负极连接，负极与所述变压器的副边的另外一端连接。可选地，第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管为整流二极管。可选地，该LLC谐振变换电路还包括：输出负载，其中，所述输出负载的一端与所述第二滤波电容的正极连接，另外一端与所述第二滤波电容的负极连接。根据本技术实施例的另外一个方面，还提供了一种LLC谐振变换电路工作模式的确定方法，应用于上述中任一项所述的LLC谐振变换电路，包括：获取LLC谐振变换电路的输出电压区间；确定所述输出电压区间内谐振电路的谐振腔的增益类型；根据所述增益类型确定所述LLC谐振变换电路的工作模式，其中，所述工作模式包括以下之一：全桥LLC谐振电路模式，半桥LLC谐振电路模式。可选地，获取LLC谐振变换电路的输出电压区间包括：对所述LLC谐振变换电路的输出电压进行采样，得到多个输出电压；根据所述多个输出电压确定所述LLC谐振变换电路的输出电压区间。可选地，确定所述输出电压区间内谐振电路的谐振腔的增益类型包括：采集所述LLC谐振变换电路中的预定参数；根据所述预定参数确定所述输出电压区间内所述谐振腔的多个增益；根据所述多个增益和预定增益确定所述增益类型。可选地，根据所述预定参数确定所述输出电压区间内所述谐振腔的多个增益包括：通过第一公式确定所述多个增益中的每一个增益，其中，所述第一公式为：Gv表示增益，Lr表示谐振电感的感量，Lm表示变压器的励磁电感的感量，fr表示谐振点对应的频率，fsw表示谐振电路的实际工作频率，Q表示输出负载的系数。可选的，根据所述多个增益和预定增益确定所述增益类型包括：将所述多个增益中的每一个增益与所述预定增益进行比较，得到比较结果；在所述比较结果为所述多个增益中的每一个增益均不小于所述预定增益的情况下，确定所述增益类型为高压增益段；在所述比较结果为所述多个增益中的每一个增益均小于所述预定增益的情况下，确定所述增益类型为低压增益段。可选的，根据所述增益类型确定所述LLC谐振变换电路的工作模式包括：在所述增益类型为高压增益段时，确定所述LLC谐振变换电路的工作模式为全桥LLC谐振电路模式；在所述增益类型为低压增益段时，确定所述LLC谐振变换电路的工作模式为半桥LLC谐振电路模式。可选的，在根据所述增益类型确定所述LLC谐振变换电路的工作模式之后，该LLC谐振变换电路工作模式的确定方法还包括：根据所述工作模式控制所述LLC谐振变换电路中的继电器断开或闭合。根据本申请实施例的另外一个方面，还提供了一种LLC谐振变换电路工作模式的确定装置，应用于上述中任一项所述的LLC谐振变换电路，包括：获取单元，用于获取LLC谐振变换电路的输出电压区间；第一确定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LLC谐振变换电路，其特征在于，包括：逆变电路，用于为输入电压提供续流路径，其中，所述逆变电路包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管；继电器，与所述逆变电路连接，用于将所述逆变电路在全桥状态和半桥半桥之间转换；谐振电路，与所述逆变电路连接，用于对经过所述谐振电路的输入电压进行谐振处理，其中，所述谐振电路包括：谐振电感和谐振电容，所述谐振电感的一端与所述第一开关管的漏极连接，所述谐振电感的另外一端与变压器的原边的一端连接，所述谐振电容的一端与所述变压器的原边的另外一端连接，所述谐振电容的另外一端与所述第四开关管的漏极连接。

【技术特征摘要】
1.一种LLC谐振变换电路，其特征在于，包括：逆变电路，用于为输入电压提供续流路径，其中，所述逆变电路包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管；继电器，与所述逆变电路连接，用于将所述逆变电路在全桥状态和半桥半桥之间转换；谐振电路，与所述逆变电路连接，用于对经过所述谐振电路的输入电压进行谐振处理，其中，所述谐振电路包括：谐振电感和谐振电容，所述谐振电感的一端与所述第一开关管的漏极连接，所述谐振电感的另外一端与变压器的原边的一端连接，所述谐振电容的一端与所述变压器的原边的另外一端连接，所述谐振电容的另外一端与所述第四开关管的漏极连接。2.根据权利要求1所述的LLC谐振变换电路，其特征在于，所述继电器的一端与所述第三开关管的源极连接，所述继电器的另外一端与第一滤波电容的负极连接，其中，在所述继电器处于断开状态时，所述逆变电路为全桥状态，在所述继电器处于闭合状态时，所述逆变电路为半桥状态。3.根据权利要求1所述的LLC谐振变换电路，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯旋，胡烨，李晨光，朱建国，
申请(专利权)人：深圳市永联科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44