电感同向耦合高频星型LLC谐振变换装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了电感同向耦合高频星型LLC谐振变换装置及其控制方法，该装置包括：原边输入电路，包括大于或等于两路并行设置的高频星型连接的LLC谐振电路，每一路高频星型连接的LLC谐振电路，包括大于或等于两路的LLC谐振电路，并行的高频星型连接的LLC谐振电路之间相对应的LLC谐振电路形成LLC谐振电路组；副边输出电路，包括大于或等于两路的高频星型连接的LLC谐振输出电路，高频星型连接的LLC谐振输出电路，包括大于或等于两路的LLC谐振输出电路，LLC谐振输出电路，包括变压器的变压器副边输出电路。本发明专利技术的电感同向耦合高频星型LLC谐振变换装置及其控制方法具有高效率、高功率密度、低成本和高可靠性。

Inductively coupled high frequency star LLC resonant converter and its control method

【技术实现步骤摘要】
电感同向耦合高频星型LLC谐振变换装置及其控制方法
本专利技术涉及开关电源的
，尤其涉及一种电感同向耦合高频星型LLC谐振变换装置及其控制方法。
技术介绍
随着计算机、通信技术的发展，低电压大电流开关电源也成为目前一个重要的研究课题，目前业界在输出低压大电流的电源中，如20VDC/1000A，采用的电源DC/DC变换技术多是移相全桥技术，该技术变换效率相对较低，体积较大，功率密度较低。如采用单一全桥LLC谐振DC/DC变换，利用LLC(电感-电感-电容)全桥谐振电路中MOSFET全负载范围零压开关(ZVS)、开关频率小于等于谐振频率时通过增大励磁电感大大减小关断电流，且副边整流二极管几乎没有反向恢复，这些特点皆可提升转换效率，但存在输出端电流脉动过大、空间和体积很大、成本高出较多的缺点；如采用高频星型LLC谐振可以有效降低输出脉动，减少空间和降低成本，提升可靠性，使得工程实现上更可行，但两个高频星型LLC谐振组合时，典型的有原副边并联和原边串联副边并联两种拓扑，都需要采用一些有效控制策略来保证两个高频星型LLC谐振变换的均流；对于原边串联副边并联的拓扑通常先保证两个星型LLC谐振的原边输入电压相等，如采用中点平衡法或其它有效控制策略，从而此拓扑也就等效于输入输出直接并联的拓扑。而对于两个高频星型LLC谐振输入输出直接并联的拓扑，当谐振参数偏离中心值较大时，两路变换的输出电流仍会出现差异明显的问题。现有开关电源中的DC/DC变换技术采用移相全桥技术，滞后桥臂实现ZVS和负载电流大小有关，轻载时不能实现软开关；输出整流二极管存在反向恢复损耗，从而会影响变换效率，且输出需要较大体积电感L滤波，增加了成本、影响了变换器体积。两个高频星型LLC谐振DC/DC变换电路结构中，两个高频谐振变换功率开关管、二极管谐振电感及主变压器在损耗上差异很大，容易导致电应力或热应力超出设计的要求，或导致可靠性隐患。因此，如何提供一种自均流高频星型LLC谐振组合变换的方案是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种电感同向耦合高频星型LLC谐振变换装置及其控制方法，以解决现有技术中电源中的DC/DC变换效率低、可靠性差、成本高、变换器体积大的技术问题。本专利技术提供一种电感同向耦合高频星型LLC谐振变换装置，包括：原边输入电路和副边输出电路，所述原边输入电路和副边输出电路之间通过变压器连接；所述原边输入电路，包括大于或等于两路并行设置的高频星型连接的LLC谐振电路，每一路所述高频星型连接的LLC谐振电路，包括大于或等于两路的LLC谐振电路，并行的所述高频星型连接的LLC谐振电路之间相对应的所述LLC谐振电路形成LLC谐振电路组；所述LLC谐振电路的两个谐振开关构成所述高频星型连接的LLC谐振电路的桥臂；所述LLC谐振电路组中具有开关驱动信号同相位的桥臂，每对所述同相位的桥臂中的谐振电感同向耦合；所述LLC谐振电路，包括：两个谐振开关、耦合电感、谐振电容及变压器的原边；所述耦合电感、谐振电容及变压器的原边绕组起始端串联后，在所述耦合电感一端串联至两个所述谐振开关之间；在所述高频星型连接的LLC谐振电路中，所述LLC谐振电路中所述变压器的原边绕组终止端相连接构成星型连接点；所述副边输出电路，包括大于或等于两路的高频星型连接的LLC谐振输出电路，所述高频星型连接的LLC谐振输出电路，包括大于或等于两路的LLC谐振输出电路，所述LLC谐振输出电路，包括所述变压器的变压器副边输出电路，所述变压器副边输出电路，包括：两个变压器的副边、输出控件及电源整流输出端，每个所述变压器的副边与输出控件连接后再连接至所述电源半波整流输出端。可选地，其中，所述原边输入电路中所述变压器的原边通过并联的方式连接，所述副边输出电路中所述变压器的副边通过并联的方式连接。可选地，其中，在所述原边输入电路中，每一桥臂上下管的驱动信号相差180度。可选地，其中，在所述原边输入电路中，不同桥臂间的驱动信号相位相差120度。可选地，其中，每个所述变压器的副边均为半波整流输出电路。可选地，其中，所述输出控件，为输出二极管或MOS管。可选地，其中，所述原边输入电路中包括6路所述LLC谐振电路，所述副边输出电路中包括6路所述LLC谐振输出电路。可选地，其中，所述原边输入电路中6路所述LLC谐振电路的6个所述桥臂分为两组星型连接桥臂组，所述星型连接桥臂组中3个所述桥臂的开关驱动信号相对于另一组3个所述桥臂的驱动信号相位上相同。可选地，其中，在所述星型连接桥臂组中，每对开关驱动信号同相位桥臂对应连接的谐振电感同向耦合。另一方面，本专利技术还提供一种电感同向耦合高频星型LLC谐振变换装置的控制方法，其特征在于，包括：在原边输入电路的输入端进行输入电压，所述原边输入电路，包括大于或等于两路并行设置的高频星型连接的LLC谐振电路，每一路所述高频星型连接的LLC谐振电路，包括大于或等于两路的LLC谐振电路，并行的所述高频星型连接的LLC谐振电路之间相对应的所述LLC谐振电路形成LLC谐振电路组；所述LLC谐振电路的两个谐振开关构成所述高频星型连接的LLC谐振电路的桥臂；所述LLC谐振电路组中具有开关驱动信号同相位的桥臂，每对所述同相位的桥臂中的谐振电感同向耦合；所述LLC谐振电路，包括：两个谐振开关、耦合电感、谐振电容及变压器的原边；所述耦合电感、谐振电容及变压器的原边绕组起始端串联后，在所述耦合电感一端串联至两个所述谐振开关之间；在所述高频星型连接的LLC谐振电路中，所述LLC谐振电路中所述变压器的原边绕组终止端相连接构成星型连接点；所述输入电压经过所述高频星型连接的LLC谐振电路中所述变压器的原边，通过变压器变换后进入副边输出电路中；所述副边输出电路，包括大于或等于两路的高频星型连接的LLC谐振输出电路，所述高频星型连接的LLC谐振输出电路，包括大于或等于两路的LLC谐振输出电路，所述LLC谐振输出电路，包括所述变压器的变压器副边输出电路，所述变压器副边输出电路，包括：两个变压器的副边、输出控件及电源整流输出端，每个所述变压器的副边与输出控件连接后再连接至所述电源半波整流输出端；通过所述副边输出电路中的所述电源半波整流输出端输出均流的电流。本专利技术的电感同向耦合高频星型LLC谐振变换装置及其控制方法，采用LLC谐振变换器，实现开关管全负载范围的ZVS和关断电流可控，做到近似零电流关断(ZCS)，副边采用二极管整流或同步整流，由于二极管不存在反向恢复，可以减小其带来的损耗，变换效率大大提高。两个高频星型LLC谐振变换直接并联的DC/DC变换结构，可有效解决现有技术中存在的问题，具有高效率、高功率密度、低成本和高可靠性等优势。采用同相位桥臂的谐振电感同向耦合的方式，两个高频星型LLC谐振变换直接并联的DC/DC变换结构，同相位桥臂的谐振电感因直接耦合关系不存在大的偏差，在谐振电容同样偏离中心值时，第二星型LLC谐振变换比第一星型LLC谐振变换的输出电流约大1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电感同向耦合高频星型LLC谐振变换装置，其特征在于，包括：原边输入电路和副边输出电路，所述原边输入电路和副边输出电路之间通过变压器连接；/n所述原边输入电路，包括大于或等于两路并行设置的高频星型连接的LLC谐振电路，每一路所述高频星型连接的LLC谐振电路，包括大于或等于两路的LLC谐振电路，并行的所述高频星型连接的LLC谐振电路之间相对应的所述LLC谐振电路形成LLC谐振电路组；/n所述LLC谐振电路的两个谐振开关构成所述高频星型连接的LLC谐振电路的桥臂；所述LLC谐振电路组中具有开关驱动信号同相位的桥臂，每对所述同相位的桥臂中的谐振电感同向耦合；所述LLC谐振电路，包括：两个谐振开关、耦合电感、谐振电容及变压器的原边；所述耦合电感、谐振电容及变压器的原边绕组起始端串联后，在所述耦合电感一端串联至两个所述谐振开关之间；在所述高频星型连接的LLC谐振电路中，所述LLC谐振电路中所述变压器的原边绕组终止端相连接构成星型连接点；/n所述副边输出电路，包括大于或等于两路的高频星型连接的LLC谐振输出电路，所述高频星型连接的LLC谐振输出电路，包括大于或等于两路的LLC谐振输出电路，所述LLC谐振输出电路，包括所述变压器的变压器副边输出电路，所述变压器副边输出电路，包括：两个变压器的副边、输出控件及电源整流输出端，每个所述变压器的副边与输出控件连接后再连接至所述电源半波整流输出端。/n...

【技术特征摘要】
1.一种电感同向耦合高频星型LLC谐振变换装置，其特征在于，包括：原边输入电路和副边输出电路，所述原边输入电路和副边输出电路之间通过变压器连接；
所述原边输入电路，包括大于或等于两路并行设置的高频星型连接的LLC谐振电路，每一路所述高频星型连接的LLC谐振电路，包括大于或等于两路的LLC谐振电路，并行的所述高频星型连接的LLC谐振电路之间相对应的所述LLC谐振电路形成LLC谐振电路组；
所述LLC谐振电路的两个谐振开关构成所述高频星型连接的LLC谐振电路的桥臂；所述LLC谐振电路组中具有开关驱动信号同相位的桥臂，每对所述同相位的桥臂中的谐振电感同向耦合；所述LLC谐振电路，包括：两个谐振开关、耦合电感、谐振电容及变压器的原边；所述耦合电感、谐振电容及变压器的原边绕组起始端串联后，在所述耦合电感一端串联至两个所述谐振开关之间；在所述高频星型连接的LLC谐振电路中，所述LLC谐振电路中所述变压器的原边绕组终止端相连接构成星型连接点；
所述副边输出电路，包括大于或等于两路的高频星型连接的LLC谐振输出电路，所述高频星型连接的LLC谐振输出电路，包括大于或等于两路的LLC谐振输出电路，所述LLC谐振输出电路，包括所述变压器的变压器副边输出电路，所述变压器副边输出电路，包括：两个变压器的副边、输出控件及电源整流输出端，每个所述变压器的副边与输出控件连接后再连接至所述电源半波整流输出端。


2.根据权利要求1所述的电感同向耦合高频星型LLC谐振变换装置，其特征在于，所述原边输入电路中所述变压器的原边通过并联的方式连接，所述副边输出电路中所述变压器的副边通过并联的方式连接。


3.根据权利要求1所述的电感同向耦合高频星型LLC谐振变换装置，其特征在于，在所述原边输入电路中，每一桥臂上下管的驱动信号相差180度。


4.根据权利要求1所述的电感同向耦合高频星型LLC谐振变换装置，其特征在于，在所述原边输入电路中，不同桥臂间的驱动信号相位相差120度。


5.根据权利要求1所述的电感同向耦合高频星型LLC谐振变换装置，其特征在于，每个所述变压器的副边均为半波整流输出电路。


6.根据权利要求1所述的电感同向耦合高频星型LLC谐振变换装置，其特征在于，所述输出控件，为输出二极管或MOS管。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑大成，温治权，
申请(专利权)人：深圳市华瑞新能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44