本发明专利技术公开了一种谐振变换器，包括变压器、方波生成器、谐振电路、输出整流电路和输出滤波电路，输出整流电路连在变压器副边绕组与输出滤波电路之间，方波生成器输入端接有直流电源，方波生成器用于将输入的直流电压变换为交流方波电压并输出，谐振电路包括第一电感、谐振电容、第二电感，谐振电容和第一电感串联形成谐振支路，第二电感与变压器原边绕组并联形成并联支路，谐振支路一端与并联支路一端相连，谐振支路与并联支路的另一端分别与方波生成器的两个输出端相连；方波生成器输出的交流方波电压为固定频率、可调占空比的交流方波电压。从而避免变换器的工作频率在一个很宽的范围内，从而可以优化输出滤波电路的设计。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种谐振变换器。
技术介绍
如图l所示， 一种对称半桥结构LLC谐振变换器，包括变压器、方波 生成器、谐振电路、输出整流电路和输出滤波电路，所述输出整流电路连 在变压器副边绕组与输出滤波电路之间，所述方波生成器输入端接有直流 电源，所述方波生成器用于将输入的直流电压Vin变换为交流方波电压并 输出。所述变压器包括原边绕组Nl、第一副边绕组N21、第二副边绕组 N22。所述方波生成器包括第一电容Cdl、第二电容Cd2、第一开关管Q1 和第二开关管Q2。第一电容Cdl和第二电容Cd2的容量很大，均分输入 电压Vin，其上电压为输入电压Vin的一半。第一开关管Q1、第二开关管 Q2构成一个半桥结构，其驱动信号是固定50%占空比的互补信号，所述 第一开关管Q1、第二开关管Q都采用变频调制以调节输出电压。谐振电 路包括第一电感Lr、谐振电容Cr、第二电感Lm。该谐振电路连接在半桥 的中点与第一电容Cdl和第二电容Cd2之间，因此谐振电容Cr也起到隔 直的作用。在输出侧，所述输出整流电路包括第一整流二极管D3、第二整 流二极管D4，所述输出滤波电路包括输出电容Co，第一整流二极管D3、 第二整流二极管D4构成中心抽头的整流电路，第一整流二极管D3、第二 整流二极管D4分别直接连接到输出电容Co上。图2是现有的对称半桥构的谐振变换器的输出电压Vo和开关管的开 关频率f的特性曲线示意图。 一般开关频率会选择在图2中输出电压Vo 取得最大值之后的频率段，所以频率升高，输出电压下降。从图2中可以 看出，当频率升高到一定程度，特性曲线变得非常平坦，甚至可能出现不 降反升的情况，频率调节能力变得很弱。在轻载或者空载时，为了降低输 出电压需要升高开关频率，由于频率升高到一定值的时候特性曲线变得非 常平坦，要降低电压需要将开关频率升的很高，导致变换器的工作频率范 围很宽。如果电磁兼容性要求指标很高，当变换器的输出滤波电路为简单 的电容滤波器时则不能满足该电磁兼容性指标要求，则需将输出滤波电路改为;r型滤波电路或者多级滤波电路。如果变换器工作频率范围很宽，输 出滤波电路的指标必须满足最低开关频率时候的参数指标，这样输出滤波 器由于频率较低导致滤波器中的电容和电感参数很大，从而需选择体积很 大的滤波器。此外，工作频率过高的时候会使得整流二极管失去零电流关 断特性，导致输出整流二极管两端电压尖峰很高，必须选择高耐压的二极 管，而高耐压的二极管的导通压降较高，从而损耗成倍增加，导致变换器 可靠性降低，效率下降。对于别的LLC串联谐振变换器诸如不对称半桥LLC谐振变换器，都 有变换器的控制频率很宽的问题。综上，现有的谐振变换器有以下不足轻载或者空载时，为了降低输出电压需要升高开关频率，由于频率升高到一定值的时候特性曲线变得非 常平坦，要降低电压需要将开关频率升的很高，导致变换器的工作频率范 围很宽。变换器开关频率变化范围很宽导致输出滤波电路很难优化，而输 出滤波电路必须满足最低频率时的要求，导致输出滤波电路中的电容和电 感参数很大，从而造成输出滤波电路的体积很大。此外工作频率过高的时 候会使得整流二极管失去零电流关断特性，导致输出整流二极管两端电压 尖峰很高，必须选择高耐压的二极管，而高耐压的二极管的导通压降较高， 从而损耗成倍增加，导致变换器可靠性降低，效率下降。
技术实现思路
本专利技术就是为了克服以上的不足，提出了一种谐振变换器，有利于输 出滤波器的优化。本专利技术的技术问题通过以下的技术方案予以解决一种谐振变换器，包括变压器、方波生成器、谐振电路、输出整流电 路和输出滤波电路，所述输出整流电路连在变压器副边绕组与输出滤波电 路之间，所述方波生成器输入端接有直流电源，所述方波生成器用于将输 入的直流电压变换为交流方波电压并输出，所述谐振电路包括第一电感、 谐振电容、第二电感，所述谐振电容和第一电感串联形成谐振支路，所述 第二电感与变压器原边绕组并联形成并联支路，所述谐振支路一端与并联 支路一端相连，所述谐振支路与并联支路的另一端分别与方波生成器的两 个输出端相连；其特征在于所述方波生成器输出的交流方波电压为固定 频率、可调占空比的交流方波电压，所述固定频率满足如下公式mr， "2W&o ， m— 2魂+"c;其中f为所述固定频率，Cr为谐舉电容的容值，Lr为第一电感的感量， Lm为第二电感的感量。本专利技术的技术问题通过以下的技术方案进一步予以解决 所述固定频率还满足如下公式(fr-f)<(f-fin )。 所述第一 电感和第二电感分别为外接的独立电感。所述方波生成器包括第一电容、第二电容、第一开关管和第二开关管， 所述第一电容和第二电容串联后跨接在直流电源两端，所述第一开关管和 第二开关管串联后跨接在直流电源两端；所述第一电感一端连接在所述第 一开关管和第二开关管之间，所述第一电感另一端经谐振电容与第二电感 和变压器原边绕组的一端相连，所述第二电感和变压器原边绕组的另一端 连至第一电容和第二电容之间。所述方波生成器包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开 关管，所述第一开关管和第二开关管串联后跨接在直流电源两端，所述第 三开关管和第四开关管串联后跨接在直流电源两端；所述第一 电感一端连 接在述第一开关管和第二开关管之间，所述第一电感另一端经谐振电容与 第二电感和变压器原边绕组的一端相连，所述第二电感和变压器原边绕组 的另一端连至第三开关管和第四开关管之间。所述第一电感为变压器原边绕组的漏感，所述第二电感为变压器原边 绕组的激磁电感。所述变压器包括第一、二变压器，所述方波生成器包括第一、二方波 生成器，所述谐振电路包括第一、二谐振电路，所述输出整流电路包括第 一、二输出整流电路；所述第一输出整流电路连在第一变压器副边绕组与输出滤波电路之间，所述第一方波生成器输入端接有直流电源，所述第一 方波生成器用于将输入的直流电压变换为交流方波电压并输出，所述第一 谐振电路包括第一电感、第一谐振电容、第二电感，所述第一谐振电容和 第一电感串联形成第一谐振支路，所述第二电感与第一变压器原边绕组并 联形成第一并联支路，所述第一谐振支路一端与第一并联支路一端相连， 所述第一谐振支路与第一并联支路的另一端分别与第一方波生成器的两个输出端相连；所述第二输出整流电路连在第二变压器副边绕组与输出滤波电路之间，所述第二方波生成器输入端接有直流电源，所述第二方波生成 器用于将输入的直流电压变换为交流方波电压并输出，所述第二谐振电路 包括第三电感、第二谐振电容、第四电感，所述第二谐振电容和第三电感 串联形成第一谐振支路，所述第四电感与第二变压器原边绕组并联形成第 二并联支路，所述第二谐振支路一端与第二并联支路一端相连，所述第二 谐振支路与第二并联支路的另一端分别与第二方波生成器的两个输出端相连，所述第一、二方波生成器输出的交流方波电压的相位差为90度。 本专利技术与现有技术对比的有益效果是本专利技术的谐振变换器的方波生成器输出的是固定频率、可调占空比的 交流方波电压，由于采用频率固定的PWM控制，避免变换器的工作频率 在一个很宽的范围内，从而可以优化输出滤波电路的设计。本专利技术有利于 主功率变压器的优化设计和滤波电路的优化设计，从而有本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种谐振变换器，包括变压器、方波生成器、谐振电路、输出整流电路和输出滤波电路，所述输出整流电路连在变压器副边绕组与输出滤波电路之间，所述方波生成器输入端接有直流电源，所述方波生成器用于将输入的直流电压变换为交流方波电压并输出，所述谐振电路包括第一电感、谐振电容、第二电感，所述谐振电容和第一电感串联形成谐振支路，所述第二电感与变压器原边绕组并联形成并联支路，所述谐振支路一端与并联支路一端相连，所述谐振支路与并联支路的另一端分别与方波生成器的两个输出端相连；其特征在于：所述方波生成器输出的交流方波电压为固定频率、可调占空比的交流方波电压，所述固定频率满足如下公式：ｆ↓［ｍ］＜ｆ＜ｆ↓［ｒ］，＊＊＊其中ｆ为所述固定频率，Ｃｒ为谐振电容的容值，Ｌｒ为第一电感的感量，Ｌｍ为第二电感的感量。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李小兵，
申请(专利权)人：艾默生网络能源有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]
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