一种采用倍压整流电路的矩阵式高升压比LLC谐振变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种采用倍压整流电路的矩阵式高升压比LLC谐振变换器，属于电力电子技术领域。变换器由低压侧的4个全桥电路、两个分立的矩阵变压器T1和T2、谐振网络和倍压整流电路组成。T1和T2原边绕组之间并联，分别与低压侧的四个全桥电路连接；副边侧绕组串联，与高压侧谐振腔网络连接。倍压整流电路由二极管D1和D2、电容C1和C2组成。相比于全桥整流电路，采用倍压整流电路，能够降低辅助电感Ls两端的电压，从而降低低压侧4个全桥电路的导通损耗；同时降低变压器T1和T2的变比，减小变压器原副边绕组之间的寄生电容，改善电路的电磁兼容特性。本发明专利技术主要应用于大功率高升压比DC

【技术实现步骤摘要】
一种采用倍压整流电路的矩阵式高升压比LLC谐振变换器


[0001]本专利技术涉及电力电子开关电源领域，具体设计一种采用倍压整流电路的矩阵式高升压比LLC谐振变换器。

技术介绍

[0002]常见的整流电路包括：桥式整流电路、全波整流电路、半波整流电路、倍压整流电路和倍流整流电路。
[0003]对于升压DC
‑
DC电源变换，为了降低整流电路功率器件的电压应力，常采用桥式整流电路和倍压整流电路。
[0004]LLC谐振变换器具有开关频率高、效率高、高功率密度等特点。合理的参数设计及开关频率选择可以使LLC谐振变换器在全负载范围内实现低压侧MOS管的ZVS、整流二极管的ZCS，因此LLC谐振变换器可以很大程度上降低功率器件的开关损耗，从而提高变换器的工作效率。
[0005]在低电压大电流电源变换场合，多采用并联功率器件的方案来提高电流应力。由于器件参数具有分散性，功率回路寄生参数的不一致性，会导致并联功率器件之间出现不均流问题，包括开关过程中的动态电流不均衡及导通后的静态电流不均衡，随着开关频率的提高，动态电流不均衡问题更加突出，增加了变换器的设计难度，降低系统的可靠性。
[0006]应用矩阵变压器同样可以达到并联MOS管的效果，由于矩阵变压器绕组之间存在磁路的强耦合作用，因此各并联绕组之间的电流是一致的，可实现各H桥的自动均流。并且能够通过提高变换器的开关频率，进一步降低变压器、电感及电容等无源器件的体积，提升变换器的功率密度。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种采用倍压整流电路的矩阵式高升压比LLC谐振变换器，适用于机载高升压比大功率DC
‑
DC电源变换领域，并且能够保证变换器的高效率、高可靠性工作。
[0008]本专利技术的技术方案是：一种采用倍压整流电路的矩阵式高升压比LLC谐振变换器，主要包括n个分立的矩阵变压器T1、T2、
……
、T
n
，低压侧的m个全桥电路、谐振网络和倍压整流电路，m≥2,n≧2,T
i
的(i＝1,
……
，n)各原边绕组之间并联，分别与低压侧的m个全桥电路连接；输入Vin分为m路与变换器m个H桥相接，每个H桥并联有输入滤波电容Cin，m个H桥分别逆变输出接变压器T
i
的各原边绕组；T
i
的各副边侧绕串联，与谐振网络连接。倍压整流电路由二极管D1和D2、电容C1和C2组成，D1和D2串联连接构成二极管半桥，C1和C2串联连接构成电容半桥，二极管半桥和电容半桥并联连接构成倍压整流桥，倍压整流桥电路的输出接滤波电容Co和负载Ro。
[0009]相比于全桥整流电路，采用倍压整流电路，能够降低辅助电感Ls两端的电压，从而降低低压侧m个全桥电路的导通损耗；同时降低变压器T1和T2的变比，减小变压器原副边绕
组之间的寄生电容，改善电路的电磁兼容特性。本专利技术原边四个全桥电路可实现自动均流，变换器在全负载范围内可实现软开关，提高变换器效率。
[0010]同样功率、电压等级下，与桥式整流电路相比，本专利技术提供的采用倍压整流电路的矩阵式高升压比LLC谐振变换器具有以下优点：
[0011]1.本专利技术提出的倍压整流电路由于辅助电感两端的电压减半，流过辅助电感的电流减半，因此低压侧具有更低的电流应力。
[0012]2.本专利技术提出的倍压整流电路变压器副边电压降低一半，因此变压器的变比可以减小一半，更利于变压器的绕组优化设计，且降低了变压器原副边绕组之间的寄生电容，对变换器的电磁兼容特性有很大的改善。
[0013]与现有的并联MOS管大功率变换器相比，本专利技术提供的采用倍压整流电路的矩阵式高升压比LLC谐振变换器具有以下优点：
[0014]1本专利技术提供的矩阵变压器各绕组之间由于磁路相互耦合，不需要增加额外的元器件即可实现并联绕组之间的自动均流。各并联全桥之间环流很小，电流均衡效果显著，提高了变换器的工作效率。
[0015]2.本专利技术提供的变换器可工作在较高的开关频率下，采用更小体积的磁性器件，降低整机体积，提高变换器的功率密度。
附图说明
[0016]图1所示为本专利技术实施例中采用倍压整流电路的矩阵式高升压比LLC谐振变换器实施例的原理示意图。
[0017]图2所示为本专利技术实施例中采用倍压整流电路的矩阵式高升压比LLC谐振变换器实施例的等效简化原理示意图。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术的宗旨和目的更加清晰明了，下面将具体结合技术要点和优点对采用倍压整流电路的矩阵式高升压比LLC谐振变换器进行详细的描述。
[0019]参阅图1，所述变换器的T1和T2构成矩阵变压器，变压器T1包括绕组#1、绕组#2和绕组#3；变压器T2包括绕组#4、绕组#5和绕组#6。变压器T1和T2的原边绕组#1、#2、#4、#5并联，绕组#3和#6串联。其中绕组#1、#2、#4、#5为低压侧；绕组#3和#6为高压侧。输入Vin分为四路与变换器四个H桥相接，分别定义为H
(1,1)
桥、H
(1,2)
桥、H
(2,1)
桥和H
(2,2)
桥，每个H桥并联有输入滤波电容Cin，其中H
(1,1)
桥包括MOS管Q1_1、Q1_2、Q1_3和Q1_4；H
(1,2)
桥包括MOS管Q2_1、Q2_2、Q2_3和Q2_4；H
(2,1)
桥包括MOS管Q3_1、Q3_2、Q3_3和Q3_4；H
(2,2)
桥包括MOS管Q4_1、Q4_2、Q4_3和Q4_4。H
(1,1)
桥逆变输出接变压器T1的绕组#1，H
(1,2)
桥逆变输出接变压器T1的绕组#2，H
(2,1)
桥逆变输出接变压器T2的绕组#3，H
(2,2)
桥逆变输出接变压器T2的绕组#4。变压器T1的绕组#3和T2的绕组#6串联，绕组#3的一端与谐振电容Cr串联连接，绕组#6与辅助电感Ls连接，所述变换器的矩阵变压器高压侧包含串联连接的谐振电容Cr以及谐振电感Lr，以及并联在倍压整流桥输入端的辅助电感Ls。倍压整流桥包括第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1和第二电容C2。D1和D2串联连接构成二极管半桥，C1和C2串联连接构成电容半桥，二极管半桥和电容半桥并联连接构成倍压整流桥，倍压整流桥电路的输出接滤波电
容Co和负载Ro。
[0020]Q1_1、Q2_1、Q3_1和Q4_1的驱动电压波形相同，Q1_2、Q2_2、Q3_2和Q4_2的驱动电压波形相同，Q1_3、Q2_3、Q3_3和Q4_3的驱动波形相同，Q1_4、Q2_4、Q3_4和Q4_4的驱动电压波形相同。Q1_1、Q2_1、Q3_1、Q4_1和Q1_2、Q2_2、Q3_2、Q4_2的驱动电压互反，存在固定的死区时间；Q1_3、Q2_3、Q3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用倍压整流电路的矩阵式高升压比LLC谐振变换器，主要包括n个分立的矩阵变压器T1、T2、
……
、T
n
，低压侧的m个全桥电路、谐振网络和倍压整流电路，m≥2,n≧2,T
i
的(i＝1,
……
，n)各原边绕组之间并联，分别与低压侧的m个全桥电路连接；输入Vin分为m路与变换器m个H桥相...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小华，罗青伶，吴旋律，贾荣友，李巍，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：