[實用新型]基于LLC串聯諧振的單級單相AC-DC變換器

無效

• 申請號: 200920050479.4
• 申請日: 2009-01-20
• 公開（公告）號: CN201365204Y
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 張波;肖文勛;張桂東
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M7/155
• 分類號: H02M7/155;H02M3/135;H02M1/42
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本實用新型涉及AC-DC變換器，尤其涉及一種實現功率因數校正和軟開關的單級單相AC-DC變換器。

背景技術

具有隔離變壓器的單相AC-DC變換器已廣泛應用于LCD和LED等電源中。傳統的單相AC-DC變換器在輸入整流橋后直接接儲能大電容，導致變換器功率因數低、輸入電流諧波大，并且對電網造成污染。為了減小單相AC-DC變換器的輸入電流諧波，提高輸入功率因數，減小變換器對電網的污染，一般在整流橋后加入一級有源功率因數校正環節。當單相AC-DC變換器需要隔離時，還要在有源功率因數校正環節后加入一級帶隔離變壓器的DC-DC變換器。因此，傳統的具有隔離變壓器的單相AC-DC變換器一般由輸入整流橋、有源功率因數校正環節、帶隔離變壓器的DC-DC變換器組合而成，如圖1所示，整個單相AC-DC變換器使用的功率管較多，而且經過多級變換，造成較大的功率損耗，特別是開關損耗。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術存在的上述不足，提供一種基于LLC串聯諧振的單級單相AC-DC變換器，將輸入整流橋、有源功率因數校正環節和帶隔離變壓器的DC-DC變換器集成，即將這三個變換環節的二極管和開關管集成，從而構成新的單級AC-DC變換器，同時采用LLC串聯諧振回路實現所有功率器件的軟開關。本實用新型通過如下技術方案實現：

基于LLC串聯諧振的單級單相AC-DC變換器，其包括一個單相PFC環節、一個LLC串聯諧振DC-DC變換器環節和輸出濾波電容C_O，所述單相PFC環節由一個輸入電感L、第一二極管D₁和第二二極管D₂、第一MOS管S₁和第二MOS管S₂和一個儲能電容C_d構成；所述LLC串聯諧振DC-DC變換器環節由上述兩個MOS管S₁、S₂、一個諧振電容C_r、一個變壓器T、輸出整流二極管之一D_O1、輸出整流二極管之二D_O2及集成在所述變壓器T中的勵磁電感L_m和漏電感L_r構成；所述單相PFC環節與LLC串聯諧振DC-DC變換器環節共用第一MOS管S₁和第二MOS管S₂，并通過該兩個MOS管的切換工作同時實現輸入功率因數校正和輸出電壓調節。

上述基于LLC串聯諧振的單級單相AC-DC變換器中，單相PFC變換器的輸入整流橋由第一二極管D₁、第二二極管D₂、第一MOS管S₁和第二MOS管S₂構成；單相交流電源的一端通過輸入電感L和第一二極管D₁的陽極、第二二極管D₂的陰極連接；單相交流電源的另一端直接與第一MOS管S₁的源極、第二MOS管S₂的漏極連接，然后再與變壓器T的同名端連接；儲能電容C_d的一端與第一MOS管S₁的漏極、第一二極管D₁的陰極連接；儲能電容C_d的另一端與第二MOS管S₂的源極、第二二極管D₂的陽極連接，然后再與諧振電容C_r的一端連接，諧振電容C_r的另一端與變壓器T的異名端連接。

本實用新型具有如下優點和效果：單相PFC變換器與DC-DC變換器共同構成單級單相AC-DC變換器。單相PFC變換器與DC-DC變換器共用一對MOS管S₁和S₂，相對于傳統的Boost?PFC+LLC串聯諧振DC-DC變換器構成的單相兩級AC-DC變換器，該實用新型涉及的電路省去了兩個輸入整流二極管、一個開關管和一個續流二極管，降低了電路的成本和體積。本實用新型采用LLC串聯諧振技術實現MOS管S₁和S₂的零電壓開關，以及整流二極管D_O1和D_O2的零電流關斷，電路中所有功率器件都實現軟開關，從而極大地降低該實用新型電路的開關損耗。本實用新型適合用作LCD電源。相對于傳統的帶隔離變壓器的多級AC-DC變換器，本實用新型的電路結構簡單，功率器件較少，控制電路簡單，效率高。

附圖說明