[發明專利]高開關電源效率的LLC軟開關方法

在審

• 申請號: 201410716637.0
• 申請日: 2014-12-02
• 公開（公告）號: CN104467439A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 宋曦;劉曉光;蘇斌;馬樂;馮尚友;張帆;程效偉;高延河
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網甘肅省電力公司;國網甘肅省電力公司信息通信公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 宋敏

技術領域

本發明涉及通信電源領域，具體地，涉及一種高開關電源效率的LLC?軟開關方法。

背景技術

通信電源通過近幾十年的發展，從相控電源、硬開關高頻開關電源，到零電壓零電流切換的軟開關高頻開關電源，再到現在新型拓撲電路的高效率高頻開關電源，通信電源的效率一路提升，從早期70%~80%的效率提升到近期的90%再到現在96%的系統效率，節能效果顯著，為節能減排做出杰出貢獻。近年來，運營商在通信基站中開始批量使用高效率通信電源。

目前，在通信網上運行的電源主要有三種：線性電源、相控電源和開關電源。其中，開關電源因其技術特點，具有體積小、效率高、重量輕可實現模塊化設計（通常采用N+1?備份）、系統可靠性高等優點，已經成為通信行業使用最廣泛的電源設備。從開關電源的發展看，促使其在通信電源中居于主導地位的有決定性意義的技術突破包括：

（1）均流技術使開關電源可以通過多模塊并聯組成前所未有的大電流系統，并且提高了系統的可靠性；

（2）開關線路的發展，使開關電源的頻率在不斷提高的同時效率也得到提升，并且使每個模塊的變換功率不斷增大，特別是軟開關技術應用后效果更加明顯；

（3）功率因數校正技術有效提高了開關電源的功率因數，在環保意識不斷增強時代，這是它居于主導地位的關鍵；

（4）智能化給維護工作帶來了極大方便，提高了維護質量，使其備受青睞。在市場競爭日趨激烈的今天，通信電源正朝著智能化、低成本、高功率密度方向邁進。隨著電子元器件的迅猛發展，加上一些關鍵技術的突破，現在的通信電源設備與比前幾年相比，在各方面都有了較大提高。

但是隨著節能節能降耗和用戶降低運營成本進一步提高，對通信電源進一步提高轉換效率的需求也原來越強烈，并且在碳化硅(SiC)器件和新型磁性材料(如非晶材料)等、先進電路拓撲、DSP?數字控制等技術應用后目前開關電源已經發展到第五代：高效率電源。

開關電源工作一般分為如下幾步

1、輸入整流：即將輸入交流或者直流直通整流橋變成直流電存儲在初級電容里。

2、高頻斬波：由控制回路控制開關器件高速通斷,將來自初級電容的直流斬成交流并通過變壓器將交流能量耦合到次級。

3、次級整流濾波：耦合到次級的交流電通過二極管整流、輸出電容濾波提供給負載使用。

4、反饋：輸出電壓或者電流經過采樣反饋回控制回路，通過高速開關器件工作的占空比或者頻率來控制輸出達到期望的穩定值（動態穩定）。

在高頻斬波損耗中，開關器件在完全導通時并不是0?阻抗的，這導致在開關器件上會有一些發熱損耗。

另外，在開通和關斷的過程中，開關器件一般都會經過線性區。如果在開通的時候開關管兩端有電壓或者在關斷的過程中開關器件中有電流流過，則會產生開關損耗。在開關損耗中包括硬開關損耗。

發明內容

由二極管制作工藝可知，MOSFET?的柵極和源極之間必有寄生電容。這就導致了在驅動MOSFET?時，MOSFET?柵源極之間的電壓是緩慢上升的。這就決定了在這個過程中MOSFET?兩端有電壓和電流交叉的地方，如圖2a和圖2b所示，在?到時刻之間，開關器件兩端的電壓和通過的電流有交叉的地方。會在開關器件上產生損耗（開損耗）。損耗的能量為：

；

在到?時刻，如果開關器件有電流通過，也會在開關器件上產生損耗（關損耗）。損耗的能量為：

。

上面損耗的能量不會通過變壓器傳輸到次級，而是通過發熱的方式損耗掉。不僅阻礙了開關電源整體效率的提高，而且給開關器件帶來了更大的散熱壓力，使得人們不得不通過加大散熱片或者增大散熱風機的功率。這都使得開關電源效率更進一步降低。

本發明的目的在于，針對上述問題，提出一種高開關電源效率的LLC?軟開關方法，以實現提高開關電源效率的優點。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種提高開關電源效率的LLC?軟開關方法，所述LLC主拓撲結構，包括場效應管V1和場效應管V2，所述場效應管V1的源極與場效應管V2的漏極串聯，所述場效應管V1的漏極和源極間并聯電容C2，所述場效應管V2的漏極和源極間并聯電容C3，所述場效應管V1的漏極和場效應管V2的源極間串聯輸入電容CD1，所述場效應管V1的源極和場效應管V2的漏極間的節點上電連接諧振電感L6，諧振電感L6與變壓器的初次繞組的一個端子連接；變壓器的初次繞組的另一個端子與場效應管V2的源極間串聯諧振電容C1；