一种全桥LLC变换器制造技术

本发明专利技术提供了一种全桥LLC变换器，涉及共模噪声抑制技术领域。所述全桥LLC变换器包括第一MOSFET开关、第二MOSFET开关、第三MOSFET开关、第四MOSFET开关、第一寄生电容、第二寄生电容、第一谐振电容、第二谐振电容、第一谐振电感、第二谐振电感、变压器、电源、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电容、第二电容、第三寄生电容以及第四寄生电容。本发明专利技术通过将谐振电感与谐振电容分成两个相等的谐振电感和电容，对称放置于变压器的两端，保持总的谐振电感和电容的值不变，因此在相同的开关频率和负载下LLC变换器软开关状态不受影响，并进行了变压器的绕组匹配，有效抑制了共模噪声。

【技术实现步骤摘要】
一种全桥LLC变换器
本专利技术关于共模噪声抑制
，具体的讲是一种全桥LLC变换器。
技术介绍
本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。目前，共模抵消技术分为有源注入和无源补偿，其中无源补偿、平面变压器的研究主要集中在反激变换器。图1为现有技术中的全桥LLCCMEMI模型示意图，如图1所示，变压器原副边之间加入了电场屏蔽。这种方式减小了原边对副边共模电流，理想情况下，副边整流桥的两个桥臂中点对屏蔽层的寄生电容相等的情况下，副边对屏蔽层的共模电流正好相互抵消。而实际变压器在绕制结构中，副边绕组对屏蔽层的面积不同，如图2所示的LLC变压器的结构图中，Core为磁芯，Pri1为第一原边绕组，Pri2为第二原边绕组，Sec1为第一副边绕组，Sec2为第二副边绕组，Shielding1为第一屏蔽层，Shielding2为第二屏蔽层，第一屏蔽层和第二屏蔽层距离磁芯中轴线的半径分别r1、r2，且r1＜r2，副边绕组和两个屏蔽层之间等效电容的相对面积不等，所以副边绕组两个输出端子对屏蔽层的寄生电容不相等，导致实际的共模电流不能完全抵消。采用部分屏蔽加补偿电容的方式以实现共模电流的抵消。这种方式的主要缺点是补偿电容的位置，一致性难以保证，补偿电容的大小需要根据每个变压器单独调节。有源EMI滤波器，需要增加检测、控制、放大、注入电路，有源滤波器的有效范围受检测和控制电路带宽影响较大。采用平面变压器的方式实现共模抵消，主要的研究集中在反激变换器和半桥LLC变换器。这类拓扑的特点如图3(a)、图3(b)所示，变压器的原边一端接在固定电位，原边另外一端接开关管，副边绕组的一端接输出的地或输出正端(固定电位)，副边绕组另一端接二极管或开关管。以固定电位为参考(Vin正端和Vo负端)，Pri1和Sec1在开关动作瞬间，跳变电压大小和方向相同，这两个绕组之间没有共模电流流过。在全桥LLC变换器中，原边和副边的4个端子同时在跳变，所以基于原副边绕组单端电位跳变的绕组匹配方式不能直接用于全桥LLC变换器的变压器设计。此外，采用屏蔽的方式时，屏蔽层的加入会引起涡流损耗，导致系统的效率降低。对于原副边交错绕制结构的变压器，需要在每个原边和副边之间加入屏蔽层，这样需要加入多个屏蔽层，制造成本大幅增加。采用电容补偿的方式时，补偿电容位置、一致性，以及拓宽有效频率范围有待解决。采用有源滤波器的方式时需要增加额外的检测放大控制电路，且有效工作范围也受限于检测放大电路的增益带宽和系统的稳定性。采用平面变压器的方式时对于原、副边四个端点电位同时跳变的情况，能够减小共模电流，不能完全实现共模抵消。因此，如何研究和开发出一种新的方案，其能够实现共模抵消是本领域亟待解决的技术难题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种全桥LLC变换器，通过将谐振电感与谐振电容分成两个相等的谐振电感和电容，分别对称放置于变压器的两端，保持总的谐振电感和电容的值不变，因此在相同的开关频率和负载下，LLC变换器软开关状态不受影响，实现了原副边共模电流的抵消，有效地抑制了共模噪声。本专利技术的目的是，提供一种全桥LLC变换器，包括第一MOSFET开关S1、第二MOSFET开关S2、第三MOSFET开关S3、第四MOSFET开关S4、第一寄生电容Cs1、第二寄生电容Cs2、第一谐振电容2Cr1、第二谐振电容2Cr2、第一谐振电感1/2Lr1、第二谐振电感1/2Lr2、变压器、电源Vbat、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一电容C1、第二电容Cload、第三寄生电容CD1、第四寄生电容CD3；其中，所述第一MOSFET开关S1的源极与所述第三MOSFET开关S3的漏极相连接；所述第二MOSFET开关S2的源极与所述第四MOSFET开关S4的漏极相连接；所述第一MOSFET开关S1的漏极与所述第二MOSFET开关S2的漏极相连接；所述第三MOSFET开关S3的源极与所述第四MOSFET开关S4的源极相连接；所述第三MOSFET开关S3的漏极与地之间存在第一寄生电容Cs1；所述第四MOSFET开关S4的漏极与地之间存在第二寄生电容Cs2；所述第二MOSFET开关S2的源极与第一谐振电容2Cr1相连接；所述第一谐振电容2Cr1与第一谐振电感1/2Lr1相连接；所述第四MOSFET开关S4的漏极与第二谐振电容2Cr2相连接；所述第二谐振电容2Cr2与第二谐振电感1/2Lr2相连接；所述第一谐振电感1/2Lr1、第二谐振电感1/2Lr2与所述变压器相连接；所述第一谐振电容2Cr1、第一谐振电感1/2Lr1与所述第二谐振电容2Cr2、第二谐振电感1/2Lr2对称设置于所述变压器的两端；所述电源Vbat的正极与第一二极管D1的阴极、第三二极管D3的阴极以及第一电容C1相连接；所述电源Vbat的负极与第二二极管D2的阳极、第四二极管D4的阳极以及第二电容Cload相连接；所述第一二极管D1的阳极与所述第二二极管D2的阴极相连接；所述第三二极管D3的阳极与所述第四二极管D4的阴极相连接；所述第一二极管D1的阳极与地之间存在第三寄生电容CD1；所述第四二极管D4的阴极与地之间存在第四寄生电容CD3。在本专利技术的优选实施方式中，所述变压器包括磁芯、绕制在所述磁芯外部的第一原边绕组、绕制在所述第一原边绕组外的第一屏蔽层、绕制在所述第一屏蔽层外的多个副边绕组、绕制在所述副边绕组外的第二屏蔽层以及绕制在所述第二屏蔽层外的第二原边绕组。在本专利技术的优选实施方式中，所述变压器包括磁芯、2m个原边绕组以及2n个副边绕组，m、n为自然数。在本专利技术的优选实施方式中，以所述原边绕组的m至m+1匝的中点作为原边的电位静态点，所述副边绕组的n至n+1匝的中点作为副边的电位静态点。在本专利技术的优选实施方式中，在所述变压器中，将所述原边的电位静态点、所述副边的电位静态点作为绕组匹配的参考点。在本专利技术的优选实施方式中，所述原边绕组的第m+1匝至第m+n匝分别对应副边绕组的第n+1匝指第2n匝，所述原边绕组的第m-n+1匝至第m匝分别对应副边绕组的第1匝至第n匝，所述原边绕组的第m+n+1匝至第2m匝未匹配，所述原边绕组的第1匝至第m-n匝未匹配。在本专利技术的优选实施方式中，所述变压器为绕线式变压器。在本专利技术的优选实施方式中，所述绕线式变压器包括磁芯、缠绕在所述磁芯外部的第一原边绕组、设置在所述第一原边绕组外的第一绝缘层、缠绕在所述第一绝缘层外的多个副边绕组、设置在所述副边绕组外的第二绝缘层以及缠绕在所述第二绝缘层外的第二原边绕组。在本专利技术的优选实施方式中，所述变压器为平面变压器。在本专利技术的优选实施方式中，所述平面变压器包括：原边未匹配的第1匝至第m-n匝，放置于所述平面变压器的底层或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全桥LLC变换器，其特征在于，包括第一MOSFET开关、第二MOSFET开关、第三MOSFET开关、第四MOSFET开关、第一寄生电容、第二寄生电容、第一谐振电容、第二谐振电容、第一谐振电感、第二谐振电感、变压器、电源、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电容、第二电容、第三寄生电容、第四寄生电容；/n其中，所述第一MOSFET开关的源极与所述第三MOSFET开关的漏极相连接；/n所述第二MOSFET开关的源极与所述第四MOSFET开关的漏极相连接；/n所述第一MOSFET开关的漏极与所述第二MOSFET开关的漏极相连接；/n所述第三MOSFET开关的源极与所述第四MOSFET开关的源极相连接；/n所述第三MOSFET开关的漏极与地之间存在第一寄生电容；/n所述第四MOSFET开关的漏极与地之间存在第二寄生电容；/n所述第二MOSFET开关的源极与第一谐振电容相连接；/n所述第一谐振电容与第一谐振电感相连接；/n所述第四MOSFET开关的漏极与第二谐振电容相连接；/n所述第二谐振电容与第二谐振电感相连接；/n所述第一谐振电感、第二谐振电感与所述变压器相连接；/n所述第一谐振电容、第一谐振电感与所述第二谐振电容、第二谐振电感对称设置于所述变压器的两端；/n所述电源的正极与第一二极管的阴极、第三二极管的阴极以及第一电容相连接；/n所述电源的负极与第二二极管的阳极、第四二极管的阳极以及第二电容相连接；/n所述第一二极管的阳极与所述第二二极管的阴极相连接；/n所述第三二极管的阳极与所述第四二极管的阴极相连接；/n所述第一二极管的阳极与地之间存在第三寄生电容；/n所述第四二极管的阴极与地之间存在第四寄生电容。/n...

【技术特征摘要】
1.一种全桥LLC变换器，其特征在于，包括第一MOSFET开关、第二MOSFET开关、第三MOSFET开关、第四MOSFET开关、第一寄生电容、第二寄生电容、第一谐振电容、第二谐振电容、第一谐振电感、第二谐振电感、变压器、电源、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电容、第二电容、第三寄生电容、第四寄生电容；
其中，所述第一MOSFET开关的源极与所述第三MOSFET开关的漏极相连接；
所述第二MOSFET开关的源极与所述第四MOSFET开关的漏极相连接；
所述第一MOSFET开关的漏极与所述第二MOSFET开关的漏极相连接；
所述第三MOSFET开关的源极与所述第四MOSFET开关的源极相连接；
所述第三MOSFET开关的漏极与地之间存在第一寄生电容；
所述第四MOSFET开关的漏极与地之间存在第二寄生电容；
所述第二MOSFET开关的源极与第一谐振电容相连接；
所述第一谐振电容与第一谐振电感相连接；
所述第四MOSFET开关的漏极与第二谐振电容相连接；
所述第二谐振电容与第二谐振电感相连接；
所述第一谐振电感、第二谐振电感与所述变压器相连接；
所述第一谐振电容、第一谐振电感与所述第二谐振电容、第二谐振电感对称设置于所述变压器的两端；
所述电源的正极与第一二极管的阴极、第三二极管的阴极以及第一电容相连接；
所述电源的负极与第二二极管的阳极、第四二极管的阳极以及第二电容相连接；
所述第一二极管的阳极与所述第二二极管的阴极相连接；
所述第三二极管的阳极与所述第四二极管的阴极相连接；
所述第一二极管的阳极与地之间存在第三寄生电容；
所述第四二极管的阴极与地之间存在第四寄生电容。


2.根据权利要求1所述的全桥LLC变换器，其特征在于，所述变压器包括磁芯、绕制在所述磁芯外部的第一原边绕组、绕制在所述第一原边绕组外的第一屏蔽层、绕制在所述第一屏蔽层外的多个副边绕组、绕制在所述副边绕组外的第二屏蔽层以及绕制在所述第二屏...

【专利技术属性】
技术研发人员：范玲莉，
申请(专利权)人：乐金电子研发中心上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31