CN105576980A - 电流馈电变换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电流馈电变换器，包括LLC谐振电路、以及移相控制的电流型馈电全桥电路，所述电流型馈电全桥电路包括超前桥臂开关管S1和S2、以及滞后桥臂开关管S3和S4，所述LLC谐振电路包括谐振电容Cr、谐振电感Ls2、变压器TR2、第一副边整流电路以及输出电容Co2，所述谐振电容Cr一端与所述谐振电感Ls2相连，所述谐振电容Cr另一端连接于所述滞后桥臂半桥开关管S3和S4之间，所述变压器TR2与所述谐振电感Ls2相连，所述第一副边整流电路与所述变压器TR2相连，所述输出电容Co2与所述第一副边整流电路相连。本发明的有益效果是：本发明的输出端串联，减小输出二极管的电压应力，适用于高压输出的场合。

Description

电流馈电变换器
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及电流馈电变换器。
背景技术
传统移相全桥拓扑点图如图1所示，通过控制两个桥臂之间的移相角实现对输出电压的控制。图1中，Vin为输入电压，Vo为输出电压，S1-S4为开关管，T为变压器，D1-D4为副边整流二极管，Lo为输出滤波电感，Co为输出滤波电容。
传统移相全桥主要存在三个问题：
1)滞后桥臂的软开关范围较小：在负载较小的情况，滞后桥臂开关管将不能软开关，从而造成较大的开关损耗以及EMI问题。
2)副边整流桥电压尖峰较大：变压器漏感与副边寄生电容谐振，从而导致副边整流桥电压尖峰较大，因此在传统移相全桥拓扑中，副边二极管的电压应力较大，考虑降额，需采用较大耐压的二极管作为副边整流管，从而增加了损耗以及成本。
3)续流问题：续流问题在小占空比、大功率应用场合时尤为严重。
发明内容
本发明提供了一种电流馈电变换器，包括LLC谐振电路、以及移相控制的电流型馈电全桥电路，所述电流型馈电全桥电路包括超前桥臂开关管S1和S2、以及滞后桥臂开关管S3和S4，所述LLC谐振电路包括谐振电容Cr、谐振电感Ls2、变压器TR2、第一副边整流电路以及输出电容Co2，所述谐振电容Cr一端与所述谐振电感Ls2相连，所述谐振电容Cr另一端连接于所述滞后桥臂半桥开关管S3和S4之间，所述变压器TR2与所述谐振电感Ls2相连，所述第一副边整流电路与所述变压器TR2相连，所述输出电容Co2与所述第一副边整流电路相连，所述LLC谐振电路和所述电流型馈电全桥电路共用所述滞后桥臂开关管S3和S4。
作为本发明的进一步改进，所述电流型馈电全桥电路包括交流电感Ls1、变压器TR1、第二副边整流电路以及输出电容Co1，所述交流电感Ls1一端与所述变压器TR1相连，所述交流电感Ls1另一端连接于所述超前桥臂开关管S1和S2之间，所述变压器TR1与所述第二副边整流电路相连，所述输出电容Co1与所述第二副边整流电路相连。
作为本发明的进一步改进，所述第一副边整流电路包括二极管D5-D8，所述输出电容Co2一端与所述二极管D7阴极相连，所述输出电容Co2另一端与所述二极管D8阳极相连。
作为本发明的进一步改进，所述第二副边整流电路包括二极管D1-D4，所述输出电容Co1一端与所述二极管D3阴极相连，所述输出电容Co1另一端与所述二极管D4阳极相连。
作为本发明的进一步改进，所述第一副边整流电路包括二极管D3-D4以及电容Cf3-Cf4，所述输出电容Co2一端与所述电容Cf3相连，所述输出电容Co2另一端与所述电容Cf4相连。
作为本发明的进一步改进，所述第二副边整流电路包括D1-D2以及电容Cf1-Cf2，所述输出电容Co1一端与所述电容Cf1相连，所述输出电容Co1另一端与所述电容Cf2相连。
作为本发明的进一步改进，所述输出电容Co1和所述输出电容Co2串联。
本发明的有益效果是：本发明的输出端二极管电压应力小，无电压尖峰：由于采用电流馈电型电路，输出端无电感，二极管电压被钳位，无谐振尖峰，EMI特性好，输出端串联，进一步减小输出二极管的电压应力，适用于高压输出的场合。
附图说明
图1是传统的移相全桥拓扑电路图；
图2是本发明的电流馈电变换器电路图。
图3是本发明采用倍压整流的电流馈电拓扑电路图。
具体实施方式
如图2所示，本发明公开了一种电流馈电变换器，包括LLC谐振电路、以及移相控制的电流型馈电全桥电路，所述电流型馈电全桥电路包括超前桥臂开关管S1和S2、以及滞后桥臂开关管S3和S4，所述LLC谐振电路包括谐振电容Cr、谐振电感Ls2、变压器TR2、第一副边整流电路以及输出电容Co2，所述谐振电容Cr一端与所述谐振电感Ls2相连，所述谐振电容Cr另一端连接于所述滞后桥臂半桥开关管S3和S4之间，所述变压器TR2与所述谐振电感Ls2相连，所述第一副边整流电路与所述变压器TR2相连，所述输出电容Co2与所述第一副边整流电路相连，所述LLC谐振电路和所述电流型馈电全桥电路共用所述滞后桥臂开关管S3和S4，输出串联后得到最终的高压输出。
所述电流型馈电全桥电路包括交流电感Ls1、变压器TR1、第二副边整流电路以及输出电容Co1，所述交流电感Ls1一端与所述变压器TR1相连，所述交流电感Ls1另一端连接于所述超前桥臂开关管S1和S2之间，所述变压器TR1与所述第二副边整流电路相连，所述输出电容Co1与所述第二副边整流电路相连。
作为本发明的一个实施例，在图2中，所述第一副边整流电路包括二极管D5-D8，所述输出电容Co2一端与所述二极管D7阴极相连，所述输出电容Co2另一端与所述二极管D8阳极相连；所述第二副边整流电路包括二极管D1-D4，所述输出电容Co1一端与所述二极管D3阴极相连，所述输出电容Co1另一端与所述二极管D4阳极相连。
作为本发明的另一个实施例，在图3中，所述第一副边整流电路包括二极管D3-D4以及电容Cf3-Cf4，所述输出电容Co2一端与所述电容Cf3相连，所述输出电容Co2另一端与所述电容Cf4相连；所述第二副边整流电路包括D1-D2以及电容Cf1-Cf2，所述输出电容Co1一端与所述电容Cf1相连，所述输出电容Co1另一端与所述电容Cf2相连。
本发明的工作原理为：LLC谐振电路工作于Ls2与Cr的谐振频率点，因此LLC谐振电路的输出电压恒定，且与负载大小无关。同时，电流型馈电全桥电路采用传统的移相控制策略，变换器的总输出电压可通过全桥电路超前桥臂与滞后桥臂之间的移相角进行调整。因此，该变换器的控制电路可采用传统的移相控制芯片进行控制，控制电路较为简单。
本发明具有如下有益效果：
1)输出端二极管电压应力小，无电压尖峰：由于采用电流馈电型电路，输出端无电感，二极管电压被钳位，无谐振尖峰，EMI特性好。
2)输出端串联，进一步减小输出二极管的电压应力，适用于高压输出的场合。
3)滞后管能够实现全负载范围的软开关：由于原边电流馈电全桥电路与LLC谐振电路共用滞后桥臂开关管，因此LLC谐振支路的谐振电流能够帮助滞后桥臂开关管实现全负载范围软开关。
4)原边串联电感Ls1和Ls2可以分别集成于变压器TR1和TR2，无需外加交流电感，即采用变压器漏感进行功率转换，提高变换器功率密度。
该电流型馈电变换器可用于高压输出场合，如等离子体气体放电、电推进电源等场合。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电流馈电变换器，其特征在于：包括LLC谐振电路、以及移相控制的电流型馈电全桥电路，所述电流型馈电全桥电路包括超前桥臂开关管S1和S2、以及滞后桥臂开关管S3和S4，所述LLC谐振电路包括谐振电容Cr、谐振电感Ls2、变压器TR2、第一副边整流电路以及输出电容Co2，所述谐振电容Cr一端与所述谐振电感Ls2相连，所述谐振电容Cr另一端连接于所述滞后桥臂半桥开关管S3和S4之间，所述变压器TR2与所述谐振电感Ls2相连，所述第一副边整流电路与所述变压器TR2相连，所述输出电容Co2与所述第一副边整流电路相连，所述LLC谐振电路和所述电流型馈电全桥电路共用所述滞后桥臂开关管S3和S4。
2.根据权利要求1所述的电流馈电变换器，其特征在于：所述电流型馈电全桥电路包括交流电感Ls1、变压器TR1、第二副边整流电路以及输出电容Co1，所述交流电感Ls1一端与所述变压器TR1相连，所述交流电感Ls1另一端连接于所述超前桥臂开关管S1和S2之间，所述变压器TR1与所述第二副边整流电路相连，所述输出电容Co1与所述第二副边整流电路相连。
3.根据权利要求2所述的电流馈电变换器，其特征在于：所述第一副边整流电路包括二极管D5-D8，所述输出电容Co2一端与所述二极管D7阴极相连，所述输出电容Co2另一端与所述二极管D8阳极相连。
4.根据权利要求2所述的电流馈电变换器，其特征在于：所述第二副边整流电路包括二极管D1-D4，所述输出电容Co1一端与所述二极管D3阴极相连，所述输出电容Co1另一端与所述二极管D4阳极相连。
5.根据权利要求2所述的电流馈电变换器，其特征在于：所述第一副边整流电路包括二极管D3-D4以及电容Cf3-Cf4，所述输出电容Co2一端与所述电容Cf3相连，所述输出电容Co2另一端与所述电容Cf4相连。
6.根据权利要求2所述的电流馈电变换器，其特征在于：所述第二副边整流电路包括D1-D2以及电容Cf1-Cf2，所述输出电容Co1一端与所述电容Cf1相连，所述输出电容Co1另一端与所述电容Cf2相连。
7.根据权利要求2至6任一项所述的电流馈电变换器，其特征在于：所述输出电容Co1和所述输出电容Co2串联。
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