一种LCCLC五元件谐振变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种LCCLC五元件谐振变换器，属于电力电子变换器技术领域。该变换器包括输入源Vin、逆变器、谐振电路、变压器Tr、整流电路、负载电容Co；所述逆变器为全桥逆变器，由第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4构成；所述谐振电路由串联谐振电容Cs、谐振电感Ls、陷波器电容Cp、陷波器电感Lp、并联电容Cm构成；所述变压器包括原边绕组Np和副边绕组Ns；所述整流电路为全桥整流电路，由第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4构成；本发明专利技术的谐振变换器容易实现软开关。

A lcclc five element resonant converter

【技术实现步骤摘要】
一种LCCLC五元件谐振变换器
本专利技术涉及电力电子变换器
，尤其涉及到一种LCCLC五元件谐振变换器，适用于高电压特种应用电源领域。
技术介绍
电源设备是用来实现电能变换和功率传递，是各种电子设备正常工作的基础。而高压脉冲电源由于具有断续供电的特性，在电火花加工、脉冲电镀、电弧焊接、高功率激光泵、高频脉冲感应加热、工业废气处理、脉冲电解污水处理、静电除尘、臭氧制取和表面热处理等领域获得了广泛的应用。应用领域不同，对高压脉冲电源的性能和特征参数的要求就存在差别，因而实现方法也各异。本专利技术的充电电源面向毫、微法量级的负载电容，适用于对充电电压幅值及精度要求较高的小电流充电场合。同时，重频稳定度指标还要求电源具有漏电补偿功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有高压LCC谐振电源充电电流增益范围小的缺点，提供一种新型LCCLC五元件谐振变换器拓扑结构。为实现上述目的，本专利技术是根据以下技术方案实现的：一种LCCLC五元件谐振变换器，其特征在于：包括输入源Vin、逆变器、谐振电路、变压器Tr、整流电路、输出负载电容Co；所述逆变器为全桥逆变器，由第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4构成；所述谐振电路由串联谐振电容Cs、谐振电感Ls、陷波器电容Cp、陷波器电感Lp、并联谐振电容Cm构成；所述变压器Tr包括原边绕组Np和副边绕组Ns；所述整流电路为全桥整流电路，由第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4构成；所述输入源Vin的正极与第一开关管S1的漏极和第三开关管S3的漏极相连，第一开关管S1的源极连于第二开关管S2的漏极、串联谐振电容Cs的一端，串联谐振电容Cs的另一端连于谐振电感Ls的一端，谐振电感Ls的另一端连于并联谐振电容Cm的一端、变压器Tr原边绕组Np的同名端，并联谐振电容Cm的另一端连于变压器Tr原边绕组Np的非同名端、陷波器电感Lp的一端、陷波器电容Cp的一端，陷波器电容Cp与陷波器电感Lp并联；陷波器电感Lp的另一端连与陷波器电容Cp的另一端、第三开关管S3的源极及第四开关管S4的漏极，第四开关管S4的源极连于第二开关管S2的源极和输入源Vin的负极；所述变压器Tr副边绕组Ns同名端连于第一二极管D1的阳极和第二二极管D2的阴极，第一二极管D1的阴极连于第三二极管D3的阴极和负载电容Co的一端，变压器Tr副边绕组Ns的非同名端连于第三二极管D3的阳极和第四二极管D4的阴极，第一二极管D1的阳极连于第四二极管D4的阳极和输出负载电容Co的另一端。上述技术方案中，所述并联谐振电容Cm部分或者全部由变压器Tr的寄生电容代替。上述技术方案中，所述谐振电感Ls部分或全部由变压器Tr的漏感代替。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：(1)利用变压器寄生参数Cm，Ls。(2)所有开关器件的电压都直接由输入电压或输出电压钳位，开关器件电压应力低；(3)能实现逆变侧所有开关管的软开关和整流侧软开关。(4)变压器漏感得到有效利用，不存在漏感引起的环流或电压尖峰问题；(5)变换器可利用三次谐波传递功率，对能量的利用率高；(6)变换器能实现的增益范围宽，能在较小开关频率范围内实现增益为零，实现小电流输出。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。图1是本专利技术多元件谐振变换器的电路结构示意图；图2是本专利技术多元件谐振变换器的电路原理图；图3是本专利技术多元件谐振变换器的主要波形图；图4-6分别是本专利技术多元件谐振变换器在各开关模态的等效电路图；图7是本专利技术多元件谐振变换器实施例1工作在35kHz的工作波形图；图8是本专利技术多元件谐振变换器实施例1工作在45kHz的工作波形图；图9是本专利技术多元件谐振变换器实施例1工作在60kHz的工作波形图。其中，符号名称：Vin为输入源，S1为第一开关管、S2为第二开关管，S3为第三开关管，S4为第四开关管；Cs为串联谐振电容；Ls为谐振电感；Cm为并联谐振电容；Cp为陷波器电容；Lp为陷波器电感；Tr为变压器；D1为第一二极管、D2为第二二极管、D3为第三二极管、D4为第四二极管；Co为负载电容；Np和Ns分别为变压器Tr的原边绕组和副边绕组；Vo为输出电压；Vcm为谐振电容Cm两端的电压；ir为原边电流；is为副边电流；iD1是第一二极管电流；iD2是第二二极管电流；t0、t1、t2、t3、t4、t5、t6分别为各阶段时间。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定开关管、驱动方式之类的细节，以便透彻理解本专利技术。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。下面结合附图对本专利技术进行详细说明。一种LCCLC五元件谐振变换器，包括输入源Vin、逆变器、谐振电路、变压器Tr、整流电路、输出负载电容Co；所述逆变器为全桥逆变器，由第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4构成；所述谐振电路由串联谐振电容Cs、谐振电感Ls、陷波器电容Cp、陷波器电感Lp、并联谐振电容Cm构成；所述变压器Tr包括原边绕组Np和副边绕组Ns；所述整流电路为全桥整流电路，由第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4构成；输入源Vin的正极与第一开关管S1的漏极和第三开关管S3的漏极相连，第一开关管S1的源极连于第二开关管S2的漏极、串联谐振电容Cs的一端，串联谐振电容Cs的另一端连于谐振电感Ls的一端，谐振电感Ls的另一端连于并联谐振电容Cm的一端、变压器Tr原边绕组Np的同名端，并联谐振电容Cm的另一端连于变压器Tr原边绕组Np的非同名端、陷波器电感Lp的一端、陷波器电容Cp的一端，陷波器电容Cp与陷波器电感Lp并联；陷波器电感Lp的另一端连与陷波器电容Cp的另一端、第三开关管S3的源极及第四开关管S4的漏极，第四开关管S4的源极连于第二开关管S2的源极和输入源Vin的负极。变压器Tr副边绕组Ns同名端连于第一二极管D1的阳极和第二二极管D2的阴极，第一二极管D1的阴极连于第三二极管D3的阴极和负载电容Co的一端，变压器Tr副边绕组Ns的非同名端连于第三二极管D3的阳极和第四二极管D4的阴极，第一二极管D1的阳极连于第四二极管D4的阳极和输出负载电容Co的另一端。可选地，所述并联谐振电容Cm由变压器Tr的寄生电容部分或者全部代替。可选地，所述谐振电感Ls部分或全部由变压器Tr的部分或者全部漏感代替。本专利技术所述LCCLC五元件谐振变换器采用以下控制方案：所述第一、第二、第三、第四开关管S1、S2、S3、S4的开关频率相等，第一开关管S1、第三开关管S3的开关信号分别与第二开关管S2、第四开关管S4的开关信号互补，且占空比均为0.5，在具体实施时，第一开关管S1与第二开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LCCLC五元件谐振变换器，其特征在于：包括输入源Vin、逆变器、谐振电路、变压器Tr、整流电路、输出负载电容Co；所述逆变器为全桥逆变器，由第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4构成；所述谐振电路由串联谐振电容Cs、谐振电感Ls、陷波器电容Cp、陷波器电感Lp、并联谐振电容Cm构成；所述变压器Tr包括原边绕组Np和副边绕组Ns；所述整流电路为全桥整流电路，由第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4构成；所述变换器输入源Vin的正极与第一开关管S1的漏极和第三开关管S3的漏极相连，第一开关管S1的源极连于第二开关管S2的漏极、串联谐振电容Cs的一端，串联谐振电容Cs的另一端连于谐振电感Ls的一端，谐振电感Ls的另一端连于并联谐振电容Cm的一端、变压器Tr原边绕组Np的同名端，并联谐振电容Cm的另一端连于变压器Tr原边绕组Np的非同名端、陷波器电感Lp的一端、陷波器电容Cp的一端，陷波器电容Cp与陷波器电感Lp并联；陷波器电感Lp的另一端连与陷波器电容Cp的另一端、第三开关管S3的源极及第四开关管S4的漏极，第四开关管S4的源极连于第二开关管S2的源极和输入源Vin的负极；所述变压器Tr副边绕组Ns同名端连于第一二极管D1的阳极和第二二极管D2的阴极，第一二极管D1的阴极连于第三二极管D3的阴极和负载电容Co的一端，变压器Tr副边绕组Ns的非同名端连于第三二极管D3的阳极和第四二极管D4的阴极，第一二极管D1的阳极连于第四二极管D4的阳极和输出负载电容Co的另一端。...

【技术特征摘要】
1.一种LCCLC五元件谐振变换器，其特征在于：包括输入源Vin、逆变器、谐振电路、变压器Tr、整流电路、输出负载电容Co；所述逆变器为全桥逆变器，由第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4构成；所述谐振电路由串联谐振电容Cs、谐振电感Ls、陷波器电容Cp、陷波器电感Lp、并联谐振电容Cm构成；所述变压器Tr包括原边绕组Np和副边绕组Ns；所述整流电路为全桥整流电路，由第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4构成；所述变换器输入源Vin的正极与第一开关管S1的漏极和第三开关管S3的漏极相连，第一开关管S1的源极连于第二开关管S2的漏极、串联谐振电容Cs的一端，串联谐振电容Cs的另一端连于谐振电感Ls的一端，谐振电感Ls的另一端连于并联谐振电容Cm的一端、变压器Tr原边绕组Np的同名端，并联谐振电容Cm的另一端连于变压器Tr原边绕组Np...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德玉，高鹤，钱黎涛，赵清林，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13