[發(fā)明專利]降低勵磁電流并能提供高增益的LLC轉(zhuǎn)換器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910278904.3
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN111800013A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖柱幫;盧國財(cái)
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社村田制作所
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 李國華

提供一種降低勵磁電流并能提供高增益的LLC轉(zhuǎn)換器，LLC轉(zhuǎn)換器包括諧振網(wǎng)絡(luò)，所述諧振網(wǎng)絡(luò)包括諧振電容元件(Cr)、諧振電感元件(Lr)和勵磁電感單元，所述勵磁電感單元包括串聯(lián)連接的電容元件(Cm)和電感元件(Lm)，所述LLC轉(zhuǎn)換器的最低工作頻率高于所述電容元件(Cm)與所述電感元件(Lm)的諧振頻率。據(jù)此，本發(fā)明能夠借助于由電感元件(Lm)和電容元件(Cm)構(gòu)成的諧振網(wǎng)絡(luò)引入可變勵磁電感，其等效勵磁電感值能夠根據(jù)轉(zhuǎn)換器的工作頻率而平滑地變化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及LLC轉(zhuǎn)換器，尤其涉及降低勵磁電流并能提供高增益的LLC轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，針對電源系統(tǒng)，對功率密度和轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換效率的要求變得越來越嚴(yán)格，LLC(電感-電感-電容)轉(zhuǎn)換器拓?fù)涫菍?shí)現(xiàn)高功率密度和高轉(zhuǎn)換效率的轉(zhuǎn)換器的最佳選擇之一，這是因?yàn)橹鏖_關(guān)的ZVS(zero voltage switch，零電壓開關(guān))和次級同步整流器的ZCS(zero current switch，零電流開關(guān))可以實(shí)現(xiàn)低開關(guān)損耗。

圖15是示意性示出現(xiàn)有的LLC轉(zhuǎn)換器的等效電路的圖。如圖15所示，LLC轉(zhuǎn)換器包括開關(guān)電源S1和諧振網(wǎng)絡(luò)，其中，諧振網(wǎng)絡(luò)由諧振電感元件Lr、諧振電容元件Cr和勵磁電感元件Lmag構(gòu)成。對于勵磁電感元件Lmag的參數(shù)設(shè)計(jì)，為了最大化LLC轉(zhuǎn)換器效率，期望最大化勵磁電感，以便最小化主開關(guān)的有效值電流即RMS(root mean square，均方根)電流并且為ZVS操作提供恰好足夠的電流。但實(shí)際上，為了滿足保持時間要求并保持較低的大容量電容以獲得高功率密度，需要較低的勵磁電感來提供足夠的LLC級增益，以便在發(fā)生AC電源故障時處理大電壓的大幅下降。這在正常工作期間不可避免地降低了傳統(tǒng)LLC轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換效率。

為了解決該問題，在現(xiàn)有技術(shù)中，例如在專利文獻(xiàn)1中，提出了利用附加電感元件的方法，在該方法中，附加電感元件能夠通過功率半導(dǎo)體開關(guān)被控制為與勵磁電感元件并聯(lián)連接，使得在由于AC電源故障而導(dǎo)致LLC轉(zhuǎn)換器的輸入電壓下降的情況下降低等效勵磁電感以提高增益。在該方法中，勵磁電感元件可以僅針對標(biāo)稱工作條件進(jìn)行優(yōu)化以獲得最佳效率，但是該方法引入了附加電感元件和功率半導(dǎo)體開關(guān)，這增加了轉(zhuǎn)換器的尺寸和成本。此外，在等效勵磁電感突然改變的情況下，轉(zhuǎn)換器將表現(xiàn)出明顯的特性變化，這會顯著地影響輸出調(diào)節(jié)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：美國專利US2014247626A1

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明鑒于上述情況而完成，目的在于提供一種等效勵磁電感能夠根據(jù)轉(zhuǎn)換器的工作頻率而平滑地變化的LLC轉(zhuǎn)換器。另外，目的在于提供一種降低勵磁電流并能提供高增益的LLC轉(zhuǎn)換器。

為了解決上述技術(shù)問題的至少一部分，本發(fā)明所涉及的LLC轉(zhuǎn)換器，包括諧振網(wǎng)絡(luò)，所述諧振網(wǎng)絡(luò)包括諧振電容元件(Cr)、諧振電感元件(Lr)和勵磁電感單元，所述勵磁電感單元包括串聯(lián)連接的電容元件(Cm)和電感元件(Lm)，所述LLC轉(zhuǎn)換器的最低工作頻率高于所述電容元件(Cm)與所述電感元件(Lm)的諧振頻率。

發(fā)明效果

本發(fā)明借助于勵磁電感單元引入可變勵磁電感，其等效勵磁電感根據(jù)轉(zhuǎn)換器的工作頻率而平滑地變化。據(jù)此，能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)稱工作條件下的轉(zhuǎn)換效率的最佳優(yōu)化以及AC電源故障等情況下的轉(zhuǎn)換器特性的平穩(wěn)變化，而無需額外的控制方法和功率半導(dǎo)體開關(guān)。據(jù)此，能夠提供一種等效勵磁電感能夠根據(jù)轉(zhuǎn)換器的工作頻率而平滑地變化的LLC轉(zhuǎn)換器。此外，能夠提供一種降低勵磁電流并能提供高增益的LLC轉(zhuǎn)換器。

附圖說明

圖1是示意性示出本發(fā)明實(shí)施方式的LLC轉(zhuǎn)換器的等效電路的圖。

圖2是用于比較本發(fā)明實(shí)施方式的一個實(shí)施例與比較例的圖，其中(a)是示出作為比較例的現(xiàn)有設(shè)計(jì)的圖，(b)是示出本發(fā)明實(shí)施方式的一個實(shí)施例的圖。