[發明專利]可改變諧振頻率的LLC諧振型寬電壓范圍輸出高效率電源

有效

• 申請號: 201310722869.2
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103701331A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 葛貽韋;趙傳東;黃振洪
• 申請（專利權）人: 深圳市開立科技有限公司
• 主分類號: H02M5/16
• 分類號: H02M5/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電子電力技術領域，具體涉及一種可改變諧振頻率的LLC諧振型寬電壓范圍輸出高效率電源。

背景技術

LLC諧振型電源廣泛應用幾乎所有的電子設備領域，如工業自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫療設備、半導體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，LED燈具，通訊設備，視聽產品，安防監控，LED燈袋，電腦機箱，數碼產品和儀器類等領域。

目前，用于多組串聯電池包的LLC諧振型充電電源利用LLC諧振電路振蕩頻率偏離諧振點的方式來調整輸出電壓的高低與輸出電流的大小。串聯電池包在剛放完電時電池包電壓比較低，這時給電池包充電，則將充電電源的輸出電壓拉得比較低，隨著充電時間及充電電量的增加，串聯電池包的電壓也增大，電池包充電至平臺電壓或平臺電壓以上時，將充電電源的輸出電壓抬得比較高，該工作方式在電壓范圍變化比較寬的情況下無法保持比較高的電能轉換效率，所以在寬電壓范圍輸出的情況下，LLC諧振型電源無法保持工作在LLC諧振電路的最佳工作效率區域。目前，常見的醫療設備氙燈LLC電源也是利用LLC諧振電路振蕩頻率偏離諧振點的方式來調整輸出電壓的高低和輸出電流的大小。氙燈在未點亮前需要比較高的擊穿電壓，一旦擊穿點亮則維持在比較低的工作電壓。所以目前常見的氙燈LLC電源也無法在寬電壓范圍內使LLC諧振電路工作在最佳的電能轉換效率區域。

常用的LLC諧振型電源其核心結構為LLC諧振電路。請參見圖1，為一常規的LLC諧振電路，通過控制開關管Q₁和Q₂的開關頻率改變諧振腔的工作頻率，諧振腔由諧振電感L_r、諧振電容C_r、變壓器T的勵磁電感L_m組成。當L_m參與諧振時有最低諧振點F_m，當L_m不參與諧振時有最高諧振點F_r，理論證明工作在最低諧振點F_m與最高諧振點F_r之間時有較高的電能轉換效率。

但是，僅有單一諧振腔的LLC諧振型電源在寬電壓范圍輸出時存在工作頻率大幅偏離諧振點的問題：輸出電壓調節范圍比較窄，當輸出電壓需要降至比較低時需要大幅度提高LLC諧振電路的工作頻率，此時工作頻率將遠遠高于諧振點，這時次級整流早已失去零電流開關(Zero?Current?Switch，ZCS)條件，而且LLC諧振電路的工作方式將轉變成LC串聯工作方式，失去LLC的高效率優勢。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種可改變諧振頻率的LLC諧振型寬電壓范圍輸出高效率電源，用于調整輸出電壓可寬范圍調節的LLC諧振型電源的諧振點。通過實施本發明方案，能夠根據LLC諧振型電源的輸出電壓選擇合適的諧振腔接入電路，從而相應調整LLC諧振電路的諧振點，使得輸出電壓寬范圍變化時，電源的工作頻率始終維持在匹配諧振腔的諧振點附近，因此，大幅提高LLC諧振型電源的電能轉換效率。

一種可改變諧振頻率的LLC諧振型寬電壓范圍輸出高效率電源，包括：輸入電路、第一開關管、第二開關管、采樣電路和輸出電路，還包括：

N個諧振腔，N至少為2，所述N個諧振腔中各個諧振腔的諧振點互不相同；

控制電路，用于根據所述采樣電路采集的采樣參數從所述N個諧振腔中選擇優選諧振腔接入當前電路，所述優選諧振腔的諧振點與當前工作頻率匹配；

所述控制電路與所述采樣電路、所述N個諧振腔耦合。

優選地，所述N個諧振腔中，任意1個諧振腔包括電感、電容和變壓器的勵磁電感。

優選地，所述輸出電路的輸出電壓范圍劃分為N個區間，所述N個區間分別與所述N個諧振腔的N個諧振點一一對應。

優選地，所述控制電路包括：N個電子開關，任意1個電子開關與1個諧振腔耦合。

優選地，所述控制電路還包括：控制芯片、電子開關驅動電路和開關管驅動電路，所述控制芯片，用于根據所述采樣電路采集的采樣參數輸出電子開關控制信號，所述電子開關控制信號用于控制所述優選諧振腔對應的電子開關閉合；所述電子開關驅動電路，用于控制所述N個電子開關；所述開關管驅動電路，用于控制所述第一開關管和所述第二開關管，以改變所述諧振型寬電壓范圍輸出高效率電源的工作頻率。

優選地，所述采樣電路包括：電流采樣電路和電壓采樣電路，所述采樣參數包括：采樣電流和采樣電壓。