[實用新型]一種基于LLC諧振變換輸出低壓大電流的電源電路

有效

• 申請號: 201922341575.0
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN211859951U
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 包爾恒;鄭大成
• 申請（專利權）人: 廣東水利電力職業技術學院（廣東省水利電力技工學校）
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28
• 代理公司: 深圳市興科達知識產權代理有限公司 44260
• 代理人: 徐民奎

本實用新型公開了一種基于LLC諧振變換輸出低壓大電流的電源電路，電源電路包括6路原邊輸入電路和12路副邊輸出電路，原邊為兩個高頻星型連接方式的LLC諧振電路，一個原邊輸入電路對應兩個副邊輸出電路；每個原邊輸入電路包括兩個開關、一個電感、一個諧振電容、一個變壓器的原邊；每個副邊輸出電路包括變壓器副邊、一個輸出二極管或MOS管，輸入電壓加到6路原邊輸入電路后通過6個變壓器的12路副邊輸出。本發明采用6路原邊交錯并聯LLC諧振變換、副邊12路交錯并聯，大大降低輸出電流脈動，大大減少電容體積和降低成本，從而實現較低成本、高效、高功率度和高可靠性的低壓大電流電源裝置，有利于實現批量產品化。

[技術領域]

本實用新型涉及開關電源技術領域，具體涉及一種基于LLC諧振變換輸出低壓大電流的電源電路。

[背景技術]

目前業界在輸出低壓大電流的電源中，如20VDC/1000A，采用的電源DCDC變換技術多是移相全橋技術，該技術變換效率相對較低，體積較大，功率密度較低；如采用單一全橋LLC 諧振DCDC變換，利用LLC全橋諧振電路中MOSFET全負載范圍零壓開關(ZVS)、開關頻率小于等于諧振頻率時通過增大勵磁電感大大減小關斷電流，且副邊整流二極管幾乎沒有反向恢復，這些特點皆可提升轉換效率，但存在輸出端電流脈動過大，需要過多的電容來濾除輸出電流脈動，過多電容的電路基本上僅是理論上可行，一是需要的空間和體積很大，成本高出較多，二是因工程上布局布線的空間限制而有可靠性瓶頸，會造成最靠近副邊整流管的電解電容過熱，存在很大的可靠性隱患。下面對現有技術進行具體說明。

如圖1所示的現有電源中的DCDC變換技術采用移相全橋技術，是成熟的軟開關技術，所謂移相控制方式就是S1和S2輪流導通，各導通180度電角度，S3和S4也是如此。但是S1(或S2)和S4(或S3)不是同時導通，兩者導通差一定電角度，其中S1和S2分別先于 S4和S3關斷，故稱S1、S2組成的橋臂為超前橋臂，S3和S4組成的橋臂為滯后橋臂。以移相方式結合電感和開關結電容(或并聯電容)的諧振實現開關的ZVS。但是由于滯后橋臂實現ZVS和負載電流大小有關，輕載時不能實現軟開關；另輸出整流二極管存在反向恢復損耗，從而影響了變換效率；且輸出需要較大體積電感L濾波，增加了成本、影響了變換器體積。

如圖2所示單一全橋LLC諧振DCDC變換電路結構，由于LLC諧振變換器四個開關S1～ S4具有在全負載范圍實現四個開關的ZVS開通，而且在開關頻率小于諧振頻率時開關的關斷電流為變壓器勵磁電流，增大勵磁電感可以減小開關管關斷電流，大大降低關斷損耗，而且副邊整流二極管自然過零關斷，反向恢復電流很小，這些都有利于變換器效率的提高，是目前DCDC變換中變換效率最高的電路拓撲，被各類開關電源廣泛使用。但是該方案的輸出端電流脈動過大，需要過多的電容來濾除輸出電流脈動，過多電容的電路基本上僅是理論上可行，一是需要的空間和體積很大，成本高，而瓶頸是工程上因布局布線的空間限制，會造成最靠近副邊整流管的電解電容過熱，存在很大的可靠性隱患。

[實用新型內容]

針對上述問題，本實用新型提出一種采用多路交錯的LLC諧振DCDC變換結構，可有效解決現有技術中存在的問題，具有高效率、高功率密度、低成本和高可靠性等優勢。

為了實現以上目的，本實用新型的技術方案如下：

一種基于LLC諧振變換輸出低壓大電流的電源電路，電源電路包括6路原邊輸入電路和 12路副邊輸出電路，原邊為高頻星型連接方式的LLC諧振電路，一個原邊輸入電路連接兩個副邊輸出電路；每個原邊輸入電路包括兩個開關、一個電感、一個諧振電容、一個變壓器的原邊；每個副邊輸出電路包括1個變壓器副邊、1個輸出二極管或MOS管，輸入電壓加到6 路原邊輸入電路后通過6個變壓器的12個副邊構成12路交錯并聯的輸出電路。

進一步地，原邊輸入電路的變壓器原邊采取并聯的方式連接，副邊輸出電路采取整流后并聯的方式連接。

進一步地，原邊輸入電路兩個星型連接采取串聯的方式連接，副邊輸出電路采取整流后并聯的方式連接。