[發明專利]一種基于平板型電感的定頻串聯諧振變換器

無效

• 申請號: 201410249220.8
• 申請日: 2014-06-09
• 公開（公告）號: CN103997217A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 鄭峰;張鈺;饒仲海;鄒托武;嚴敏
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學;武漢市歐力普能源與自動化技術有限公司
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28;H01F17/04;H01F27/30
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及一種基于平板型電感的定頻串聯諧振變換器。

背景技術

隨著現代電力電子技術的發展、高頻開關器件的誕生，通常人們采用提高工作頻率的辦法實現開關電源的小型化，但是受到磁性元件特性的限制，會使磁性器件的鐵芯損耗顯著增加，因此開關電源工作于高頻時，鐵芯的工作磁密選取要遠小于其飽和磁密，這將限制磁性器件體積的進一步縮小。

另一方面諧振變換器由于使用軟開關技術可以更加高效，且具有輸入輸出范圍寬等優點，因此得到了廣泛的關注與研究。由于串聯變換器具有諧振電容，可避免高頻變壓器飽和、輕載效率高、設計簡單等優點，其得到廣泛應用。但是串聯諧振變換器常用的控制方式是變頻控制，其存在調頻范圍寬、啟動電流大等問題。

雖然有文獻采用基于鐵氧體正交變壓器（PRT）實現定頻方式的控制，但由于PRT本身結構如體積較大等原因，其電感的改變需要較大的控制電流，所以損耗也會增大，因此采用定頻方式實現諧振變換器控制非常有必要。

發明內容

本發明提出一種基于平板型電感的定頻串聯諧振變換器，通過將平板型電感上集成了電感線圈和反饋控制線圈，實現了電感的平面化和集成化，解決了傳統變頻串聯諧振變換器調頻范圍寬、啟動電流大問題，本發明采取的串聯諧振變換器閉環控制方式無需引入隔離，輸出負載直接反饋完成閉環控制。

本發明具體是通過以下技術方案來實現的：

一種基于平板型電感的定頻串聯諧振變換器，包括由逆變電路、諧振電路、變壓器、整流濾波電路和反饋控制電路構成，

所述逆變電路采用由開關管M₁、開關管M₂、電容C₁和電容C₂組成的半橋逆變電路，通過固定頻率的控制信號驅動開關管M₁、開關管M₂的互補通斷，完成直流電逆變成交流電；

所述諧振電路由諧振電感L₁和諧振電容C₃構成；

所述變壓器T₁由磁芯、原邊繞組、副邊繞組構成，磁芯材料選用軟磁鐵氧體，原邊繞組由漆包線繞制，連接諧振電路和逆變電路構成串聯諧振網絡，副邊繞組由漆包線繞制，連接整流濾波電路；

所述整流濾波電路由二極管D₁、二極管D₂、二極管D₃、二極管D₄和輸出電容C₄構成全橋整流濾波電路，該整流濾波電路輸入端連接變壓器T₁的副邊，輸出端連接輸出負載R?₁，將交流電變換成直流電形成輸出端Uout；

反饋控制電路的輸入端連接輸出端Uout，且反饋控制電路的反饋控制線圈L2連接至諧振電路。

優選地，所述諧振電感L₁采用平板型電感結構，該結構由帶有圓孔結構的平板型磁芯、諧振電感L₁、反饋控制線圈L₂構成，平板型磁芯由通過諧振電感L₁的兩排圓孔和一個通過反饋控制線圈L₂的圓孔構成，通過諧振電感L₁的兩排圓孔關于平板型磁芯中心線對稱分布，通過反饋控制線圈L₂的圓孔分布在平板型磁芯邊緣處的中心線上，諧振電感L₁的線圈沿同一繞制方向順次穿過兩排圓孔，反饋控制線圈L₂垂直穿過圓孔。

優選地，通過諧振電感L₁的圓孔的邊緣處開有縫隙。

優選地，反饋控制電路至少包括通過電路連接的PI控制電路、PID調節電路和反饋控制線圈L₂，第二電阻R₂的一端連接所述輸出端Uout，另一端連接連接點E；第三電阻R₃的一端連接連接點E，另一端連接地點G₁；

PI控制電路由第四電阻R₄和第五電容C₅并聯連接組成，所述PI控制電路的一端連接第連接點E，另一端連接連接點F；