[發明專利]一種副邊LLC諧振電源變換電路

在審

• 申請號: 201910753820.0
• 申請日: 2019-08-15
• 公開（公告）號: CN110620515A
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 吳旋律;吳盼盼;羅徳杰;吳小華
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 61204 西北工業大學專利中心
• 代理人: 金鳳

本發明提供了一種副邊LLC諧振電源變換電路，輸入電壓經過原邊全橋逆變電路形成方波，方波電壓經過變壓器升壓到副邊，升壓后的方波電壓經過諧振腔之后經過副邊整流電路，整流之后的電壓加在濾波電容以及負載電阻上，負載兩端的電壓為V_out。本發明在升壓應用中，副邊電流小，諧振腔位于變壓器副邊能夠降低電感和電容的電流應力，易于選型設計。諧振電感Ls和并聯電感Lp的設計難度也會大大降低。諧振腔位于變壓器副邊能夠使諧振電容、諧振電感、勵磁電感的取值更容易實現，容錯率更高。

技術領域

本發明涉及開關電源領域，尤其是一種諧振電源變換電路。

背景技術

LLC諧振電源變換電路可以實現全負載范圍內原邊MOS管的ZVS和副邊二極管的ZCS，LLC諧振電源變換電路具有較高的變換效率，然而傳統的LLC諧振電源變換電路的諧振腔位于變壓器原邊，且多應用于降壓變換領域，諧振腔位于變壓器原邊的LLC諧振電源變換器因為功率損耗以及硬件的實現難度高并不適合升壓變換。

LLC諧振電源變換電路應用在升壓情況時，諧振元件參數難以設計，諧振腔元件電流應力過大。

常見的升壓DC-DC變換器有以下幾種，Boost升壓變換器、單端正激式、單端反激式、推挽式(變壓器中心抽頭)式、全橋隔離式。傳統的Boost升壓變換器能夠實現的升壓比有限且是硬開關電路，EMI大損耗大，而且不能做到輸入電壓與輸出電壓的隔離。單端正激式在工作時候存在磁飽和的問題，需要提供多余的泄放渠道，否則會造成開關管的擊穿損耗。單端正激式存在漏感造成的開關管擊穿的風險。單端正激式以及單端反激式變換器都是硬開關變換器，對變壓器的設計都存在一定的難度和挑戰，同樣存在硬開關高損耗的問題。推挽式(變壓器中心抽頭)式變換器的變壓器繞組利用率低、對開關管的耐壓要求比較高(至少是電源電壓的兩倍)。全橋隔離式使用的開關管數量多，且要求參數一致性好，驅動電路復雜，實現同步比較困難。這種電路結構通常使用在1KW以上超大功率開關電源電路中。副邊LLC諧振電源變換電路除了能夠實現輸入電壓和輸出電壓的隔離之外，還能夠實現全負載范圍內的軟開關變換，大大減小了損耗，大大的提高了變換器的效率。因為是軟開關變換，因此其損耗大大的減小。由于副邊LLC諧振電源變換電路工作時候占空比接近50％以及變壓器雙向勵磁，該變換器對變壓器的設計與制作壓力較小，易于實現。副邊LLC電源變換電路適用于高升壓比大功率輸出場合，因此在UPS和光伏發電系統中有非常好的應用前景。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種副邊LLC諧振電源變換電路，適用于升壓變換，尤其是高升壓比的情況。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種副邊LLC諧振電源變換電路，包括原邊全橋逆變電路、變壓器T、諧振腔和副邊整流電路；副邊LLC諧振電源變換電路的原邊即是輸入電壓V_in所在的一側，副邊LLC諧振電源變換電路的副邊即是輸出電壓V_out所在的一側，變壓器跨接原邊與副邊，變壓器有兩個端子在輸入電壓側，變壓器有兩個端子在輸出電壓側；輸入電壓V_in經過由MOSFET組成的原邊全橋逆變電路形成大小為正負V_in的方波，正負方波電壓經過變壓器升壓到副邊，升壓后的方波電壓經過諧振電感Ls、勵磁電感Lp以及諧振電容Cr組成的位于副邊的諧振腔，之后經過副邊整流電路，整流之后的電壓加在濾波電容以及負載電阻上，負載兩端的電壓為V_out。

所述原邊全橋逆變電路全部由MOSFET組成，包括4個MOS管Q1、Q2、Q3和Q4，四個MOS管與輸入電壓源連接，Q1和Q2的漏極(D)與輸入電源的正母線連接，Q3和Q4的源極(S)與輸入電源的負母線連接，Q1的源極(S)與Q3的漏極(D)連接，Q2的源極(S)與Q4的漏極(D)連接。Q1和Q2的源極(S)分別連接變壓器T的原邊兩個端子(即與MOS管相連的兩個左側端子)，Q1的源極(S)和Q2的源極(S)分別連接變壓器T原邊的兩端。