双向双变压器谐振变换器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种双向双变压器谐振变换器，包括：输入储能电容、原边逆变电路、谐振电容、第一高频变压器、第二高频变压器、副边逆变电路以及输出储能电容。上述双向双变压器谐振变换器，通过将第一高频变压器和第二高频变压器这两个变压器参与到谐振，巧妙利用副边整流管开通后输出电压的钳位作用，实现变压器传递能量以及谐振电感储存能量的角色转换，第一、第二高频变压器既能作为谐振电感，也能作为励磁电感和变压器使用，且通过两个变压器之间的能量传递实现能量的双向的流动。相对传统的LLC谐振变换器具有散热更均衡、电压转化增益更宽、能量能双向流动的优点。能量能双向流动的优点。能量能双向流动的优点。

【技术实现步骤摘要】
双向双变压器谐振变换器


[0001]本技术涉及电子元器件
，特别是涉及一种双向双变压器谐振变换器。

技术介绍

[0002]LLC谐振变换器是软开关的一种，它用较少的元器件，即能实现原边开关管的零电压开通、副边二极管的零电流关断，从而实现较低的开关损耗。如图1所示，LLC谐振变换器包括逆变电路、谐振电路、高频变压器和输出整流电路；逆变电路可以是两电平或三电平的不对称半桥电路和全桥电路；谐振电路由谐振电容、谐振电感和高频变压器原边电感串联组成。工作时，逆变电路输出固定50％占空比的互补电平到谐振网络，通过谐振电感、谐振电容和励磁电感的谐振工作，使逆变电路的开关器件实现零电压开通和副边整流管的零电流关断。
[0003]LLC谐振变换器在额定工作条件下谐振电路可工作在谐振频率附近，此时谐振变换器的效率最高，但输入或输出电压发生变化时，需要调频来适应这种电压变化，随着频率的偏移，电路损耗将增加，导致系统效率降低，谐振电感和变压器由于铜损和磁损的增加导致散热困难，特别是当LLC变换器输出在高压轻载和低压重载，谐振电感和变压器容易出现热不平衡情况，而散热问题的解决往往只能通过增加磁芯窗口面积和加大线径来解决，也就是通过牺牲变换器的功率密度来实现；LLC谐振电路能在输出电压较宽的变化范围内实现软开关，如果输出电压的变化范围达到2倍以上，理论上可通过减小励磁电感的感量调整LLC增益，从而加大其工作范围，但随着励磁电感的减小，原边电流的无功分量也大大的增加，从而导致损耗和磁芯元件体积的增加。尤其是针对大功率变换器可能工作在较宽范围的输出电压时，这种不适应性表现得更为突出，因此需要对现有的谐振电路拓扑进行改进，解决上述现有谐振电路在大功率宽输出范围应用场合里出现的问题。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对传统LLC谐振电感和变压器热量不均衡问题，提高LLC的输出增益，减小设计难度的技术问题，提供一种双向双变压器谐振变换器。
[0005]一种双向双变压器谐振变换器，包括：输入储能电容、原边逆变电路、谐振电容、第一高频变压器、第二高频变压器、副边逆变电路以及输出储能电容；
[0006]所述输入储能电容的正极与所述原边逆变电路的第一输入端连接，所述输入储能电容的负极与所述原边逆变电路的第二输出端连接，
[0007]所述谐振电容的一端与所述原边逆变电路的第一输出端连接，所述谐振电容的另一端与所述第一高频变压器原边绕组的同名端连接，
[0008]所述第一高频变压器原边绕组的异名端与所述第二高频变压器原边绕组的同名端连接，所述第二高频变压器原边绕组的异名端与所述原边逆变电路的第二输出端连接，
[0009]所述第一高频变压器副边绕组的异名端和所述第二高频变压器副边绕组的同名
端分别与所述输出储能电容的负极连接，
[0010]所述第一高频变压器副边绕组的同名端与所述副边逆变电路的第一输入端连接，所述第二高频变压器副边绕组的异名端与所述副边逆变电路的第二输入端连接，所述副边逆变电路的第一输出端与所述副边逆变电路的第二输出端分别与所述输出储能电容的正极连接。
[0011]在其中一个实施例中，所述原边逆变电路为半桥电路，所述副边逆变电路为半桥电路。
[0012]在其中一个实施例中，所述原边逆变电路包括整流管Q1和整流管Q2，所述副边逆变电路包括整流管Q3和整流管Q4，所述整流管Q1的漏极与所述输入储能电容的正极连接，所述整流管Q1的源极与所述谐振电容的一端连接，所述整流管Q2的漏极与所述整流管Q1的源极连接，所述整流管Q1的源极与所述输入储能电容的负极连接；
[0013]所述整流管Q3的漏极与所述输出储能电容的正极连接，所述整流管Q3的源极与所述第一高频变压器副边绕组的同名端连接，所述整流管Q4的漏极与所述输出储能电容的正极连接，所述整流管Q4的源极与所述第二高频变压器副边绕组的异名端连接。
[0014]在其中一个实施例中，所述整流管Q1、所述整流管Q2、所述整流管Q3和所述整流管Q4均分别为金氧半场效晶体管。
[0015]在其中一个实施例中，所述谐振电容、所述第一高频变压器的原边励磁电感和所述第二高频变压器的原边励磁电感串联组成。
[0016]在其中一个实施例中，所述第一高频变压器和所述第二高频变压器为两个由相同元件和物料组成的变压器。
[0017]在其中一个实施例中，所述第一高频变压器的原边和所述第二高频变压器分别只有一个绕组。
[0018]上述双向双变压器谐振变换器，通过将第一高频变压器和第二高频变压器这两个变压器参与到谐振，巧妙利用副边整流管开通后输出电压的钳位作用，实现变压器传递能量以及谐振电感储存能量的角色转换，第一、第二高频变压器既能作为谐振电感，也能作为励磁电感和变压器使用，且通过两个变压器之间的能量传递实现能量的双向的流动。相对传统的LLC谐振变换器具有散热更均衡、电压转化增益更宽、能量能双向流动的优点。
附图说明
[0019]图1为传统技术中LLC谐振变换器的电路结构示意图；
[0020]图2为一个实施例中双向双变压器谐振变换器的电路结构示意图；
[0021]图3为图2所示实施例中在第一模式下的等效电路图；
[0022]图4为图2所示实施例中在第二模式下的等效电路图；
[0023]图5为图2所示实施例中在第三模式下的等效电路图；
[0024]图6为图2所示实施例中在第四模式下的等效电路图；
[0025]图7为图2所示实施例中在第五模式下的等效电路图；
[0026]图8为图2所示实施例中在第六模式下的等效电路图；
[0027]图9为图3至图8各个实施例相应的工作波形图。
具体实施方式
[0028]为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0029]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向双变压器谐振变换器，其特征在于，包括：输入储能电容、原边逆变电路、谐振电容、第一高频变压器、第二高频变压器、副边逆变电路以及输出储能电容；所述输入储能电容的正极与所述原边逆变电路的第一输入端连接，所述输入储能电容的负极与所述原边逆变电路的第二输出端连接，所述谐振电容的一端与所述原边逆变电路的第一输出端连接，所述谐振电容的另一端与所述第一高频变压器原边绕组的同名端连接，所述第一高频变压器原边绕组的异名端与所述第二高频变压器原边绕组的同名端连接，所述第二高频变压器原边绕组的异名端与所述原边逆变电路的第二输出端连接，所述第一高频变压器副边绕组的异名端和所述第二高频变压器副边绕组的同名端分别与所述输出储能电容的负极连接，所述第一高频变压器副边绕组的同名端与所述副边逆变电路的第一输入端连接，所述第二高频变压器副边绕组的异名端与所述副边逆变电路的第二输入端连接，所述副边逆变电路的第一输出端与所述副边逆变电路的第二输出端分别与所述输出储能电容的正极连接。2.根据权利要求1所述的双向双变压器谐振变换器，其特征在于，所述原边逆变电路为半桥电路，所述副边逆变电路为半桥电路。3.根据权利要求2所述的双向双变压器谐振变换器，其特征在于，所述原边逆变电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：匡骁，邓彦彦，信根柱，
申请(专利权)人：深圳市骁阳工程咨询有限公司，
类型：新型
国别省市：