[發明專利]一種箝位諧振電路和變換器

在審

• 申請號: 202210152368.4
• 申請日: 2022-02-18
• 公開（公告）號: CN114598155A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 石偉;劉中偉;肖正虎;史耀華
• 申請（專利權）人: 西安圖為電氣技術有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M3/156;H02M1/32
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 張春玲

本發明公開了一種箝位諧振電路和變換器，用以降低現有技術中存在的變換器在過載或短路時失效的問題。其中，箝位諧振電路包括第一諧振電感、第二諧振電感、諧振電容和箝位切換單元，第一諧振電感與諧振電容串聯，組成第一支路；第二諧振電感與箝位切換單元連接，組成第二支路；其中，第二支路并聯在諧振電容兩端，由于箝位切換單元可以在諧振電容兩端的電壓大于等于預設值時，導通第二支路，也就是當流過諧振電容的電流過大時，箝位切換組件動作，將第二諧振電感并聯到諧振電容兩端，使諧振阻抗由小變大，從而可以減小流過諧振腔的電流，降低過載或短路失效的風險。

技術領域

本發明涉及電路技術領域，特別涉及一種箝位諧振電路和變換器。

背景技術

諧振電路變換器是電力電子技術領域常用的變換器電路，典型的一種諧振電路變換器是LLC諧振電路變換器，其基本原理是：由LC元件構成諧振腔單元，串聯在斬波電路和整流電路之間，實現斬波電路和整流電路中的高頻開關器件軟開關，從而降低開關損耗。

諧振電路的典型失效模式是過載和短路失效，原因是過載和短路時，諧振腔的電流相比正常工作時大很多倍，并且此時斬波電路和整流電路失去軟開關條件，處在硬關斷狀態。常用的保護方法是，檢測到LLC諧振電路短路后，調節開關頻率偏離電路的諧振頻率，或封波保護，但是這些措施都是在發生短路后，并且識別到短路已經發生的情況下才實施的，屬于滯后性措施，現實情況往往是系統還未識別出短路，MOSFET就已經出現短路失效。

現有的箝位保護電路，箝位器件設置到公共回路上，從而減少了使用箝位器件的數量，該箝位保護電路在每個高頻諧振周期內，通過箝位器件鉗住諧振電容兩端的電壓，當諧振電容的電壓達到箝位器件的工作電壓后，諧振電容的電壓保持不變，電流轉移到箝位器件，從而改變諧振電路的阻抗，限制諧振腔的電流無限制的增大。該保護機制在發生短路的瞬間，只要諧振腔的電流增大到一定程度，箝位器件工作，屬于硬件保護，也可以認為是一種實時保護措施。但是，每個高頻諧振周期結束后，斬波電路依然要關斷很大的短路電流，上述保護方式只是限制了短路電流，相比正常工作模式下的關斷電流，還是屬于硬關斷，并且關斷應力依然很大，失效的風險還是存在。

如果能夠將LLC短路關斷電流控制在不超過滿載關斷電流，甚至比滿載關斷電流還小，那么就可以完全避免短路失效的情況，然而，現有技術中并沒有能夠減低LLC短路關斷電流小于滿載關斷電流的方案。

發明內容

本發明提供一種箝位諧振電路和變換器，用以降低現有技術中存在的變換器在過載或短路時失效的問題。

第一方面，本發明提供一種箝位諧振電路，應用于變換器，該電路包括：第一諧振電感、第二諧振電感、諧振電容和箝位切換單元；

所述第一諧振電感與所述諧振電容串聯，組成第一支路；

所述第二諧振電感與所述箝位切換單元連接，組成第二支路；

其中，所述第二支路并聯在所述諧振電容兩端；

所述箝位切換單元，用于在所述諧振電容兩端的電壓大于等于預設值時，導通所述第二支路。

在一種可能的實現方式中，所述箝位切換單元包括瞬態電壓抑制二極管、齊納二極管和壓敏電阻中的一個或其中至少兩個的并聯或串聯的組合。

在一種可能的實現方式中，所述箝位切換單元包括第一可控型開關器件和電壓檢測器件；

所述第一可控型開關器件的第一端分別與所述電壓檢測器件的第一端和所述諧振電容的第一端連接，所述第一可控型開關器件的第二端與所述第二諧振電感連接，所述第一可控型開關器件的控制端與所述電壓檢測器件的控制端連接；

所述電壓檢測器件的第二端與所述諧振電容的第二端連接；