本发明专利技术提供了一种基于ＬＬＣ串联谐振的单级单相ＡＣ－ＤＣ变换器，包括一个单相ＰＦＣ环节、一个ＬＬＣ串联谐振ＤＣ－ＤＣ变换器环节和输出滤波电容（Ｃ↓［Ｏ］），所述单相ＰＦＣ环节与ＬＬＣ串联谐振ＤＣ－ＤＣ变换器环节共用第一ＭＯＳ管和第二ＭＯＳ管，通过该两个ＭＯＳ管的切换工作同时实现输入功率因数校正和输出电压调节，并实现所有功率器件的软开关，具有较高的效率。单相ＰＦＣ变换器与ＤＣ－ＤＣ变换器共同构成单级单相ＡＣ－ＤＣ变换器。单相ＰＦＣ变换器与ＤＣ－ＤＣ变换器共用一对ＭＯＳ管，该发明专利技术涉及的电路省去了两个输入整流二极管、一个开关管和一个续流二极管，降低了电路的成本和体积，本发明专利技术适合用作ＬＣＤ电源。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及AC-DC变换器，尤其涉及一种实现功率因数校正和软开关的单级 单相AC-DC变换器。
技术介绍
具有隔离变压器的单相AC-DC变换器已广泛应用于LCD和LED等电源中。传 统的单相AC-DC变换器在输入整流桥后直接接储能大电容，导致变换器功率因数 低、输入电流谐波大，并且对电网造成污染。为了减小单相AC-DC变换器的输入 电流谐波，提高输入功率因数，减小变换器对电网的污染， 一般在整流桥后加入一 级有源功率因数校正环节。当单相AC-DC变换器需要隔离时，还要在有源功率因 数校正环节后加入一级带隔离变压器的DC-DC变换器。因此，传统的具有隔离变 压器的单相AC-DC变换器一般由输入整流桥、有源功率因数校正环节、带隔离变 压器的DC-DC变换器组合而成，如图1所示，整个单相AC-DC变换器使用的功率 管较多，而且经过多级变换，造成较大的功率损耗，特别是开关损耗。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种基于LLC串联谐振 的单级单相AC-DC变换器，将输入整流桥、有源功率因数校正环节和带隔离变压 器的DC-DC变换器集成，即将这三个变换环节的二极管和开关管集成，从而构成 新的单级AC-DC变换器，同时采用LLC串联谐振回路实现所有功率器件的软开关。 本专利技术通过如下技术方案实现基于LLC串联谐振的单级单相AC-DC变换器，其包括一个单相PFC环节、一 个LLC串联谐振DC-DC变换器环节和输出滤波电容C0，所述单相PFC环节由一 个输入电感L、第一二极管Di和第二二极管D2、第一MOS管&和第二MOS管S2 和一个储能电容Ca构成；所述LLC串联谐振DC-DC变换器环节由上述两个MOS 管&、 &、 一个谐振电容G、 一个变压器T、输出整流二极管之一D(M、输出整流 二极管之二 Do2及集成在所述变压器T中的励磁电感Z^和漏电感A构成；所述单 相PFC环节与LLC串联谐振DC-DC变换器环节共用第一 MOS管&和第二 MOS 管&，并通过该两个MOS管的切换工作同时实现输入功率因数校正和输出电压调 节。上述基于LLC串联谐振的单级单相AC-DC变换器中，单相PFC变换器的输入 整流桥由第一二极管Dh第二二极管D2、第一MOS管&和第二MOS管&构成； 单相交流电源的一端通过输入电感L和第一二极管D！的阳极、第二二极管D2的阴 极连接；单相交流电源的另一端直接与第一 MOS管&的源极、第二MOS管&的 漏极连接，然后再与变压器T的同名端连接；储能电容Cd的一端与第一MOS管Si 的漏极、第一二极管Di的阴极连接；储能电容Cd的另一端与第二 MOS管&的源 极、第二二极管D2的阳极连接，然后再与谐振电容G的一端连接，谐振电容C,的 另一端与变压器T的异名端连接。本专利技术具有如下优点和效果单相PFC变换器与DC-DC变换器共同构成单级 单相AC-DC变换器。单相PFC变换器与DC-DC变换器共用 一对MOS管&和&， 相对于传统的Boost PFC + LLC串联谐振DC-DC变换器构成的单相两级AC-DC变 换器，该专利技术涉及的电路省去了两个输入整流二极管、 一个开关管和一个续流二极 管，降低了电路的成本和体积。本专利技术采用LLC串联谐振技术实现MOS管&和S2 的零电压开关，以及整流二极管Dw和Do2的零电流关断，电路中所有功率器件都 实现软开关，从而极大地降低该专利技术电路的开关损耗。本专利技术适合用作LCD电源。 相对于传统的带隔离变压器的多级AC-DC变换器，本专利技术的电路结构简单，功率 器件较少，控制电路简单，效率高。 附图说明图1为传统的具有隔离变压器的单相AC-DC变换器电路图。 图2是本专利技术实施方式中的电路实例图，图中，Z)w和Cw分别为MOS管&的体二极管和体电容，Ds2和Cs2分别为MOS管&的体二极管和体电容；图3是本专利技术实施方式中在不同时间阶段(to~t9)的工作原理示意图； 图4a 图4i为实施方式中分别对应于不同阶段的工作模态(Va>0)示意图； 图5a、图5b为实施方式中输入电源Va<0时的两种工作模态示意图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术作进一步描述。本专利技术涉及的电路包含 一个单相PFC变换器，它由一个输入电感L、两个二极管Di和D2、两个MOS管&和&、 一个储能电容Cd构成；一个LLC串联谐振DC-DC变换器，它由两个MOS管&和&、 一个谐振电容CV、 一个变压器T及其集成的励磁电感Lm和漏电感Lr、两个输出整流二极管D(M和Do2构成；一个输出滤波电容C0。参考图2，输入电感L、 二极管D!和D2、 MOS管&和&、储能电容Cd构成 单相PFC变换器；MOS管&和&、谐振电容C"变压器T及其集成的励磁电感 Lm和漏电感Lr、输出整流二极管D01和Do2构成LLC串联谐振DC-DC变换器； 单相PFC变换器与LLC串联谐振DC-DC变换器共用两个MOS管&和单相交 流电源r。的一端通过输入电感丄和二极管D!的阳极、二极管D2的阴极连接；单相 交流电源K的另一端直接与MOS管&的源极、MOS管&的漏极连接，然后再与 变压器的同名端连接；储能电容Cd的一端与MOS管&的漏极、二极管Di的阴极 连接；储能电容Cd的另一端与MOS管&的源极、二极管D2的阳极连接，然后再 与谐振电容C,的一端连接；谐振电容C,的另一端与变压器T的异名端连接。图3给出了本专利技术的工作原理，图4和5给出了本专利技术的工作模态。电路稳态 工作时，本专利技术的工作过程如下(1)当输入电源VaX)时，工作原理和工作模态分别如图3和4所示。阶段l(to ti)，如图4a: to时刻MOS管S!和S2关断，电感Lm的电流i^与谐 振电流iu相等，变压器一次侧电流ip为零，输出被变压器隔离，输出整流二极管 D(M和Do2反偏截止，输出电容Co放电并给负载供电。谐振电流iu对S2的体电容 Cs2充电，同时为Si的体电容Cw放电。tr时刻，当CS1的端电压Vcsi小于输入电 压Va时，输入二极管Di开始导通，电感L在电压(Va-Vcsl)下充电。当C^放电 结束时，Si上的体二极管D^导通，阶段l工作状态结束。阶段2(t广t2)，如图4b: t!时亥ij， S2关断，体二极管Dsi导通，为Si的ZVS 导通创造条件。此时输出整流二极管Dm导通，变压器一次侧电压被钳位在nVo， Lm在此电压下线性充电，不参与谐振，ip—^-iun。电感L在输入电压Va下线性充 电。当谐振电流iLr上升至O时，阶段2工作状态结束。阶段3 (t2~t3)，如图4c: Si在阶段1时已加上门极驱动信号，在t2时刻，谐振 电流iu由负变正时，Si正向导通，电感L继续在输入电压Va下线性充电，输出整 流二极管D(M导通，变压器一次侧电压被钳位在nV0， Lm在此电压下线性充电， 不参与谐振，能量由Vcd传递到Vo。当iun等于谐振电流iu时，阶段3结束。阶段4 (t3~t4)，如图4本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于ＬＬＣ串联谐振的单级单相ＡＣ－ＤＣ变换器，其特征在于包括一个单相ＰＦＣ环节、一个ＬＬＣ串联谐振ＤＣ－ＤＣ变换器环节和输出滤波电容（ＣＯ），所述单相ＰＦＣ环节由一个输入电感（Ｌ）、第一二极管（Ｄ↓［１］）和第二二极管（Ｄ↓［２］）、第一ＭＯＳ管（Ｓ↓［１］）和第 ＭＯＳ管（Ｓ↓［２］）和一个储能电容（Ｃ↓［ｄ］）构成；所述ＬＬＣ串联谐振ＤＣ－ＤＣ变换器环节由上述两个ＭＯＳ管（Ｓ↓［１］、Ｓ↓［２］）、一个谐振电容（Ｃ↓［ｒ］）、一个变压器（Ｔ）、输出整流二极管之一（Ｄ↓［ Ｏ１］）和输出整流二极管之二（Ｄ↓［Ｏ２］）构成；所述单相ＰＦＣ环节与ＬＬＣ串联谐振ＤＣ－ＤＣ变换器环节共用第一ＭＯＳ管（Ｓ↓［１］）和第二ＭＯＳ管（Ｓ↓［２］），并通过该两个ＭＯＳ管的切换工作同时实现输入功率因数校正和输出电压调节。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张波，肖文勋，张桂东，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]
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