CN111934555A - Llc谐振电路、控制方法及llc谐振变换器 - Google Patents

Llc谐振电路、控制方法及llc谐振变换器 Download PDF

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CN111934555A CN202010831284.4A CN202010831284A CN111934555A CN 111934555 A CN111934555 A CN 111934555A CN 202010831284 A CN202010831284 A CN 202010831284A CN 111934555 A CN111934555 A CN 111934555A
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刘浩田
张允�
伍也凡
冷阳
朱熹
谢欣涛
侯益灵
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Abstract

本发明公开了一种LLC谐振电路、控制方法及LLC谐振变换器。LLC谐振电路包括：电容单元、第一半桥电路、第二半桥电路、两路共电感的双谐振腔、第一变压器、第二变压器、第一整流电路和第二整流电路；原边侧电容单元通过串联两个直流电容，构造出两个半桥的直流输入，形成的负反馈对两模块不均流问题起到抑制作用，结合通过两路谐振腔共用同一谐振电感实现的无源自动均流，该拓扑进一步提升了全负载范围内的均流效果，实现了极高的均流度，能够有效解决谐振元件参数差异给模块间带来的不均流问题。

Description

LLC谐振电路、控制方法及LLC谐振变换器
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种LLC谐振电路、控制方法及LLC谐振变换器。
背景技术
直流-直流(Direct current-Direct current，DC/DC)变换器是在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置。新能源储能、直流微电网、大型数据中心、电动汽车充电和LED照明等领域，都对DC/DC变换器的容量、效率和功率密度提出越来越高的要求，因此，发展高效率、高功率密度、高可靠性的DC/DC变换器是工业节能和应用的需要。LLC谐振变换器是目前比较常见的DC/DC变换器。一方面，LLC谐振变换器实现了原边侧零电压开关(Zero Voltage Switching，ZVS)和副边侧零电流开关(Zero CurrentSwitching，ZCS)，大幅减小了元件损耗，具有较高的效率，另一方面，由于损耗的降低缓解了散热，开关频率可以进一步提升，磁性元件体积进一步减小，从而可以获得高功率密度性能，因此，相比于其他DC/DC变换器，LLC谐振变换器具有更高效率和更高功率密度，使得LLC谐振变换器获得了更快速的发展，具有更广阔的应用前景，成为了DC/DC变换器领域的主流变换器。
为扩大LLC谐振变换器的容量，通常采用多个LLC谐振变换器并联，而对于多个LLC变换器并联场合，由于元件制作工艺等方面，模块间的谐振电感与谐振电容等参数存在差异，就会出现模块间电流不均，降低了变换器的效率。
相关技术中，提出了一些模块间的均流手段，但均流效果不佳、可靠性较差。
发明内容
本发明提供了一种LLC谐振电路、控制方法及LLC谐振变换器，以解决相关技术中模块间均流效果不佳、可靠性较差的问题。
本申请的目的是通过以下技术方案实现的：
第一方面，提供了一种LLC谐振电路，应用于串联式两路共电感LLC谐振变换器中，包括：电容单元、第一半桥电路、第二半桥电路、两路共电感的双谐振腔、第一变压器、第二变压器、第一整流电路和第二整流电路；
所述电容单元包括串联连接的第一电容和第二电容，所述第一电容的第一端连接所述电容单元的第一端，所述第二电容的第一端连接所述电容单元的第二端，所述第一电容的第二端和所述第二电容的第二端连接所述电容单元的第三端；所述电容单元的第一端连接电源第一端，所述电容单元的第二端连接所述电源第二端；
所述第一半桥电路的第一输入端连接所述电容单元的第一端，所述第二半桥电路的第一输入端连接与所述电容单元的第二端，所述第一半桥电路的第二输入端和所述第二半桥电路的第二输入端连接所述电容单元的第三端；
所述两路共电感的双谐振腔包括谐振电感，串联连接的第一谐振电容和第一励磁电感，串联连接的第二谐振电容和第二励磁电感；
所述第一谐振电容的第一端连接所述第一半桥电路的输出端；所述第一励磁电感为所述第一变压器原边的励磁电感，所述第一励磁电感的第一端连接所述第一谐振电容的第二端；所述第二谐振电容的第一端连接所述第二半桥电路的输出端；所述第二励磁电感为所述第二变压器原边的励磁电感，所述第二励磁电感的第一端连接所述第二谐振电容的第二端；所述谐振电感的第一端分别连接所述第一半桥电路的第二输入端和所述第二半桥电路的第二输入端，所述谐振电感的第二端分别连接所述第一励磁电感的第二端和所述第二励磁电感的第二端；
所述第一整流电路的各输入端连接所述第一变压器的副边相应端，所述第二整流电路的各输入端连接所述第二变压器的副边相应端，所述第一整流电路的输出端和所述第二整流电路的相应输出端并联，输出电流。
可选的，所述第一半桥电路包括串联连接的第一整流元件和第二整流元件，所述第二半桥电路均包括串联连接的第三整流元件和第四整流元件；
所述第一整流元件、所述第二整流元件、所述第三整流元件和所述第四整流元件为开关晶体管。
可选的，所述第一变压器和所述第二变压器为副边带中心抽头变压器，所述第一整流电路包括：
第一端连接第一变压器副边第一端的第五整流元件，第一端连接所述第一变压器副边第二端的第一导线，第一端连接所述第一变压器副边第三端的第六整流元件；
所述第二整流电路包括：
第一端连接第二变压器副边第一端的第七整流元件，第一端连接所述第二变压器副边第二端的第二导线，第一端连接所述第二变压器副边第三端的第八整流元件；
所述第五整流元件、第六整流元件、第七整流元件和第八整流元件各自的第二端并联，实现所述LLC谐振电路的第一路输出，所述第一导线和第二导线各自的第二端并联，实现所述LLC谐振电路的第二路输出。
可选的，所述第五整流元件、所述第六整流元件、所述第七整流元件和所述第八整流元件为开关晶体管，各所述开关晶体管的漏极作为相应整流元件的第一端，源极作为相应整流元件的第二端；
或者，
所述第五整流元件、所述第六整流元件、所述第七整流元件和所述第八整流元件为二极管，各所述二极管的阴极作为相应整流元件的第一端，阳极作为相应整流元件的第二端。
可选的，所述第一变压器和所述第二变压器为副边不带中心抽头变压器，所述第一整流电路和所述第二整流电路为全桥电路；
所述第一整流电路的第一输入端连接所述第一变压器副边第一端，所述第一整流电路的第二输入端连接所述第一变压器副边第二端；
所述第二整流电路的第一输入端连接所述第二变压器副边第一端，所述第二整流电路的第二输入端连接所述第二变压器副边第二端；
所述第一整流电路的第一输出端和所述第二整流电路的第一输出端并联，实现所述LLC谐振电路的第一路输出；所述第一整流电路的第二输出端和所述第二整流电路的第二输出端并联，实现所述LLC谐振电路的第二路输出。
可选的，所述第一整流电路包括串联连接的第九整流元件和第十整流元件，以及串联连接的第十一整流元件和第十二整流元件；
所述第一整流电路的第一输入端连接所述第九整流元件和所述第十整流元件，所述第一整流电路的第二输入端连接所述第十一整流元件和所述第十二整流元件；所述第一整流电路的第一输出端连接所述第九整流元件和所述第十一整流元件，所述第一整流电路的第二输出端连接所述第十整流元件和所述第十二整流元件；
所述第二整流电路包括串联连接的第十三整流元件和第十四整流元件，以及串联连接的第十五整流元件和第十六整流元件；
所述第二整流电路的第一输入端连接所述第十三整流元件和所述第十四整流元件，所述第二整流电路的第二输入端连接所述第十五整流元件和所述第十六整流元件；所述第二整流电路的第一输出端连接所述第十三整流元件和所述第十五整流元件，所述第二整流电路的第二输出端连接所述第十四整流元件和所述第十六整流元件。
可选的，所述第一整流电路和所述第一整流电路中的各整流元件为开关晶体管，或，二极管。
可选的，还包括：
第一端连接所述LLC谐振电路的第一路输出端，第二端连接所述LLC谐振电路的第二路输出端的第三电容，实现所述LLC谐振电路经滤波后输出。
第二方面，提供了一种LLC谐振电路的控制方法，所述LLC谐振电路为如上述任一所述的LLC谐振电路，所述方法包括：
控制所述第一半桥电路的整流元件互补导通，所述第二半桥电路中的整流元件互补导通；其中，第一半桥电路和第二半桥电路中相对应的整流元件开关状态一致；
所述电容单元的第一端和第二端通过电源供电，第三端构造直流输入的中点电位，形成负反馈以均衡所述第一半桥电路和第二半桥电路的电流；
所述双谐振腔的谐振电感构造所述双谐振腔中两个谐振腔的耦合阻抗，以均衡两个谐振腔的电流；
所述第一整流电路的输出端和所述第二整流电路的相应输出端并联，输出电流。
第三方面，提供了一种LLC谐振变换器，包括如上述任一所述的LLC谐振电路。
本申请采用以上技术方案，至少具有如下有益效果：
本申请的方案提供的LLC谐振电路，应用于串联式两路共电感LLC谐振变换器中，包括电容单元、第一半桥电路、第二半桥电路、两路共电感的双谐振腔、第一变压器、第二变压器、第一整流电路和第二整流电路，所述电容单元包括串联连接的第一电容和第二电容，所述第一半桥电路的第一输入端连接所述电容单元的第一端，所述第二半桥电路的第一输入端连接与所述电容单元的第二端，所述第一半桥电路的第二输入端和所述第二半桥电路的第二输入端连接所述电容单元的第三端，从而实现第三端构造直流输入的中点电位，形成负反馈以均衡所述第一半桥电路和第二半桥电路的电流，而两路共电感的双谐振腔中，共用的谐振电感构造两个谐振腔的耦合阻抗，以均衡两个谐振腔的电流，从而实现两模块间的进一步均流，能够进一步提升全负载范围内的均流效果。因此，本申请能够有效提升均流效果，增强可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种LLC谐振电路的结构图；
图2是本申请实施例提供的另一种LLC谐振电路的结构图；
图3是本申请实施例提供的图1示出的LLC谐振电路在工作模态1的示意图；
图4是本申请实施例提供的图1示出的LLC谐振电路在工作模态2的示意图；
图5是本申请实施例提供的图1示出的LLC谐振电路在工作模态3的示意图；
图6是本申请实施例提供的图1示出的LLC谐振电路在工作模态4的示意图；
图7是本申请实施例提供的另一种LLC谐振电路的结构图；
图8是本申请实施例提供的另一种LLC谐振电路的结构图；
图9是本申请实施例提供的图7示出的LLC谐振电路在工作模态1的示意图；
图10是本申请实施例提供的图7示出的LLC谐振电路在工作模态2的示意图；
图11是本申请实施例提供的图7示出的LLC谐振电路在工作模态3的示意图；
图12是本申请实施例提供的图7示出的LLC谐振电路在工作模态4的示意图；
图13是本申请实施例提供的一种LLC谐振电路的控制方法的流程图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
实施例
参见图1，图1是本申请实施例提供的一种LLC谐振电路的结构图。
如图1所示，本实施例提供一种LLC谐振电路，应用于串联式两路共电感LLC谐振变换器中，包括：电容单元1、第一半桥电路2、第二半桥电路3、两路共电感的双谐振腔4、第一变压器T1、第二变压器T2、第一整流电路5和第二整流电路6；
所述电容单元1包括串联连接的第一电容Cin1和第二电容Cin2，所述第一电容Cin1的第一端连接所述电容单元1的第一端A，所述第二电容Cin2的第一端连接所述电容单元1的第二端B，所述第一电容Cin1的第二端和所述第二电容Cin2的第二端连接所述电容单元1的第三端C；所述电容单元1的第一端A连接电源第一端，所述电容单元1的第二端B连接所述电源第二端；
所述第一半桥电路2的第一输入端连接所述电容单元1的第一端A，所述第二半桥电路的第一输入端连接与所述电容单元1的第二端B，所述第一半桥电路的第二输入端和所述第二半桥电路的第二输入端连接所述电容单元1的第三端C；
所述两路共电感的双谐振腔4包括谐振电感Ls，串联连接的第一谐振电容Cr1和第一励磁电感Lm1，串联连接的第二谐振电容Cr2和第二励磁电感Lm2；所述第一谐振电容Cr1的第一端连接所述第一半桥电路2的输出端D；所述第一励磁电感Lm1为所述第一变压器T1原边的励磁电感，所述第一励磁电感Lm1的第一端连接所述第一谐振电容Cr1的第二端；所述第二谐振电容Cr2的第一端连接所述第二半桥电路3的输出端E；所述第二励磁电感Lm2为所述第二变压器T2原边的励磁电感，所述第二励磁电感Lm2的第一端连接所述第二谐振电容Cr2的第二端；所述谐振电感Ls的第一端分别连接所述第一半桥电路2的第二输入端和所述第二半桥电路3的第二输入端，所述谐振电感Ls的第二端分别连接所述第一励磁电感Lm1的第二端和所述第二励磁电感Lm2的第二端；
所述第一整流电路5的各输入端连接所述第一变压器T1的副边相应端，所述第二整流电路6的各输入端连接所述第二变压器T2的副边相应端，所述第一整流电路5的输出端和所述第二整流电路6的相应输出端并联，输出电流。
其中，电容单元1中的第一电容Cin1和第二电容Cin2为直流侧滤波电容，串联连接构造出直流输入的中点电位，从而实现对第一半桥电路2和第二半桥电路3这上下两个半桥电路的输入仅为直流输入的一半，而第一电容Cin1和第二电容Cin2这两个电容各自的电压会随着两路半桥的输出功率不同而发生改变，此时，会形成负反馈，对两模块不均流问题起到抑制作用，也即能够均衡所述第一半桥电路和第二半桥电路的电流。
以及，设计两路共电感的双谐振腔4，通过共用的谐振电感Ls构造两个谐振腔的耦合阻抗，这一耦合关系能够使两路谐振腔实现自动均流的效果，能够有效解决谐振元件参数差异导致LLC谐振变换器并联扩容时容易出现的模块间不均流问题。
需要说明的是，本实施例中，为了突出和更清楚地说明本申请关于两路共电感的双谐振腔这一创新结构，将两路共电感的双谐振腔4作为LLC谐振电路的一个独立子结构进行了详细说明，而本实施例的一种实现方式，两路共电感的双谐振腔4中的励磁电感实际使用的是对应的变压器原边的励磁电感，为了对本实施例方案进行完整清楚的介绍，本实施例也将变压器作为独立子结构进行了描述，也就是说，两路共电感的双谐振腔4中的励磁电感和对应的变压器原边的励磁电感是同一元件，本领域技术人员很容易理解技术方案的该描述方式，此时，可以将变压器理解为理想变压器，因此，本实施例介绍的方案是清楚、准确和唯一的，在此不再赘述。
本实施例提供的技术方案，原边侧通过串联两个直流电容，构造出两个半桥的直流输入，形成的负反馈对两模块不均流问题起到抑制作用，结合通过两路谐振腔共用同一谐振电感实现的无源自动均流，该拓扑进一步提升了全负载范围内的均流效果，实现了极高的均流度，能够有效解决谐振元件参数差异给模块间带来的不均流问题。
另外，由于原边侧串联输入，能够实现分压，副边侧并联输出，能够实现增流，因此，该方案能较好的适用于中高压输入、较大电流输出的技术场景。
此外，两路共电感的双谐振腔4，通过共用的谐振电感Ls，减少了无源元件的数目，有利于节省成本。
可选的，本实施例提供的技术方案，所述第一半桥电路2包括串联连接的第一整流元件Q11和第二整流元件Q12，所述第二半桥电路3均包括串联连接的第三整流元件Q21和第四整流元件Q22；
其中，所述第一整流元件Q11、所述第二整流元件Q12、所述第三整流元件Q21和所述第四整流元件Q22为开关晶体管。
可选的，第一半桥电路2和第二半桥电路3的一种具体结构如图1所示：
第一开关晶体管Q11的漏极连接第一半桥电路2的第一输入端，第二开关晶体管Q12的源极连接第一半桥电路2的第二输入端，第一开关晶体管Q11的源极和第二开关晶体管Q12的漏极分别连接所述第一半桥电路2的输出端D；
第三开关晶体管Q21的漏极连接第二半桥电路3的第二输入端，第四开关晶体管Q22的源极连接第二半桥电路3的第一输入端，第三开关晶体管Q21的源极和第四开关晶体管Q22的漏极分别连接所述第二半桥电路3的输出端E。
可选的，在一种可能的实现方式中，参照图1，本实施例提供的一种技术方案，所述第一变压器和所述第二变压器可以为副边带中心抽头变压器，所述第一整流电路5包括：
第一端连接第一变压器T1副边第一端的第五整流元件SR11，第一端连接所述第一变压器T1副边第二端的第一导线，第一端连接所述第一变压器T1副边第三端的第六整流元件SR12；
所述第二整流电路6包括：
第一端连接第一变压器T2副边第一端的第七整流元件SR21，第一端连接所述第一变压器T2副边第二端的第二导线，第一端连接所述第一变压器T2副边第三端的第八整流元件SR22；
所述第五整流元件SR11、第六整流元件SR12、第七整流元件SR21和第八整流元件SR22各自的第二端并联，实现所述LLC谐振电路的第一路输出，所述第一导线和第二导线各自的第二端并联，实现所述LLC谐振电路的第二路输出。
可选的，所述第五整流元件SR11、第六整流元件SR12、第七整流元件SR21和第八整流元件SR22为开关晶体管，一种实现方式如图1所示：
第五开关晶体管SR11的漏极连接第一变压器T2副边第一端，第六开关晶体管SR12的漏极连接第一变压器T2副边第三端，第七开关晶体管SR21的漏极连接第二变压器T2副边第一端，第八开关晶体管SR22的漏极连接第二变压器T2副边第三端；所述第五开关晶体管SR11、第六开关晶体管SR12、第七开关晶体管SR21和第八开关晶体管SR22各自的源极并联，实现所述LLC谐振电路的第一路输出。
可选的，本申请实施例提供的LLC谐振电路，还包括：
第一端连接所述LLC谐振电路的第一路输出端，第二端连接所述LLC谐振电路的第二路输出端的第三电容Co，实现所述LLC谐振电路经滤波后输出。
可选的，由于本实施例提供的技术方案是能量单向流动场景，因此副边侧同步整流的开关晶体管可以用二极管代替。
请参照图2，图2是本申请实施例提供的另一种LLC谐振电路的结构图。如图2所示，所述第五整流元件D11、第六整流元件D12、第七整流元件D21和第八整流元件D22为二极管，其中，第五整流元件D11的阴极连接第一变压器T2副边第一端，第六整流元件D12的阴极连接第一变压器T2副边第三端，第七整流元件D21的阴极连接第二变压器T2副边第一端，第八整流元件D22的阴极连接第二变压器T2副边第三端；所述第五整流元件D11、第六整流元件D12、第七整流元件D21和第八整流元件D22各自的阳极并联，实现所述LLC谐振电路的第一路输出。
下面，对本申请实施例提供的LLC谐振电路的工作模态进行详细介绍。首先，定义第一整流元件Q11与第二整流元件Q12互补导通、第三整流元件Q21与第四整流元件Q22互补导通，且第一整流元件Q11与第三整流元件Q21开关状态一致，第二整流元件Q12与第四整流元件Q22开关状态一致，副边侧同步整流的第五整流元件SR11、第六整流元件SR12、第七整流元件SR21和第八整流元件SR22，其导通状态取决于电流流向。该工作模态分为四种，即工作模态1、工作模态2、工作模态3和工作模态4，按照时序依次执行，并周期性地分别在这4种模态下工作。
具体的，以本申请实施例提供的图1示出的LLC谐振电路，即副边侧的整流元件为开关晶体管为例，对该LLC谐振电路的工作模态进行介绍。需要说明的是，在同一工作模态，图1示出的LLC谐振电路副边侧的整流元件由开关晶体管替换为二极管时，即如图2示出的LLC谐振电路，各二极管的导通状态与在图1示出的相应的开关晶体管的导通状态一致。因此，下面具体介绍该LLC谐振电路的工作模态时，仍然以整流元件指代开关晶体管或二极管。
请参阅图3，图3是本申请实施例提供的图1示出的LLC谐振电路在工作模态1的示意图。如图3所示，在工作模态1时：
第二整流元件Q12和第四整流元件Q22开通，第一整流元件Q11和第三整流元件Q21关断，此时，副边整流侧的第五整流元件SR11和第八整流元件SR22开通，第六整流元件SR12和第七整流元件SR21关断，第一谐振电容Cr1、第一励磁电感Lm1和共用的谐振电感Ls形成的一个谐振腔，以及第一谐振电容Cr2、第一励磁电感Lm2和共用的谐振电感Ls形成的另一个谐振腔，这两个谐振腔均处于两器件谐振状态，即第一谐振电容Cr1和谐振电感Ls处于谐振状态，第二谐振电容Cr2和谐振电感Ls处于谐振状态，原边侧向副边侧供给能量，谐振电感Ls的电流为两谐振腔电流之和：
iLs＝iCr1+iCr2 (1)
请参阅图4，图4是本申请实施例提供的图1示出的LLC谐振电路在工作模态2的示意图。如图4所示，在工作模态2时：
第二整流元件Q12和第四整流元件Q22开通，第一整流元件Q11和第三整流元件Q21关断，此时，副边整流侧的整流元件全部关断，第一谐振电容Cr1、第一励磁电感Lm1和共用的谐振电感Ls形成的一个谐振腔，以及第一谐振电容Cr2、第一励磁电感Lm2和共用的谐振电感Ls形成的另一个谐振腔，这两个谐振腔的每个谐振腔中，励磁电感的电流等于谐振电容的电流，可参见上述(1)式，共用的谐振电感Ls的电流为两谐振腔电流之和，各变压器副边不再被输出电压钳位，每个谐振腔处于谐振电容、励磁电感和共用的谐振电感Ls三器件谐振状态，原边不再提供能量至副边侧，负载完全由输出滤波电容Co支撑。
请参阅图5，图5是本申请实施例提供的图1示出的LLC谐振电路在工作模态3的示意图。如图5所示，在工作模态3时：
第一整流元件Q11和第三整流元件Q21开通，第二整流元件Q12和第四整流元件Q22关断，此时副边整流侧的第六整流元件SR12和第七整流元件SR21开通，第五整流元件SR11和第八整流元件SR22关断，由于由工作模态2向模态3切换，两个谐振腔均各自过渡到谐振电容和谐振电感Ls两器件谐振状态，可参见上述(1)式，谐振电感Ls的电流为两谐振腔电流之和，副边侧通过第六整流元件SR12和第七整流元件SR21向负载输送能量。
请参阅图6，图6是本申请实施例提供的图1示出的LLC谐振电路在工作模态4的示意图。如图6所示，在工作模态4时：
第一整流元件Q11和第三整流元件Q21开通，第二整流元件Q12和第四整流元件Q22关断，此时副边整流侧的整流元件全部关断，两个谐振腔各自的励磁电感电流等于谐振电容电流，变压器副边不再被输出电压钳位，每个谐振腔处于谐振电容、励磁电感和共用的谐振电感三器件谐振状态，可参见上述(1)式，谐振电感Ls的电流为两谐振腔电流之和，原边不再提供能量至副边侧，负载完全由输出滤波电容Co支撑。
可选的，在一种可能的实现方式中，本实施例提供的另外一种技术方案，所述第一变压器和所述第二变压器可以为副边不带中心抽头变压器。请参阅图7，图7是本申请实施例提供的另一种LLC谐振电路的结构图，如图7所示，所述第一整流电路5和所述第二整流电路6为全桥电路：
所述第一整流电路5的第一输入端连接所述第一变压器T1副边第一端，所述第一整流电路5的第二输入端连接所述第一变压器T1副边第二端；
所述第二整流电路6的第一输入端连接所述第二变压器T2副边第一端，所述第二整流电路6的第二输入端连接所述第二变压器T2副边第二端；
所述第一整流电路5的第一输出端和所述第二整流电路6的第一输出端并联，实现所述LLC谐振电路的第一路输出；所述第一整流电路5的第二输出端和所述第二整流电路6的第二输出端并联，实现所述LLC谐振电路的第二路输出。
具体的，参照图7，所述第一整流电路5包括串联连接的第九整流元件SR11和第十整流元件SR12，以及串联连接的第十一整流元件SR13和第十二整流元件SR14；
可选的，在一种可能的实现方式中，所述第一整流电路5的第一输入端F连接所述第九整流元件SR11和所述第十整流元件SR12，所述第一整流电路5的第二输入端G连接所述第十一整流元件SR13和所述第十二整流元件SR14；所述第一整流电路5的第一输出端H连接所述第九整流元件SR11和所述第十一整流元件SR13，所述第一整流电路5的第二输出端I连接所述第十整流元件SR12和所述第十二整流元件SR14；
所述第二整流电路6包括串联连接的第十三整流元件SR21和第十四整流元件SR22，以及串联连接的第十五整流元件SR23和第十六整流元件SR24；
所述第二整流电路6的第一输入端J连接所述第十三整流元件SR21和所述第十四整流元件SR22，所述第二整流电路6的第二输入端K连接所述第十五整流元件SR23和所述第十六整流元件SR24；所述第二整流电路6的第一输出端L连接所述第十三整流元件SR21和所述第十五整流元件SR23，所述第二整流电路6的第二输出端M连接所述第十四整流元件SR22和所述第十六整流元件SR24。
可选的，第九整流元件SR11、第十整流元件SR12、第十一整流元件SR13、第十二整流元件SR14、第十三整流元件SR21、第十四整流元件SR22、第十五整流元件SR23和第十六整流元件SR24为开关晶体管，一种实现方式如图7所示：
所述第一整流电路5的第一输入端F连接所述第九整流元件SR11的源极和所述第十整流元件SR12的漏极，所述第一整流电路5的第二输入端G连接所述第十一整流元件SR13的源极和所述第十二整流元件SR14的漏极；所述第一整流电路5的第一输出端H连接所述第九整流元件SR11和所述第十一整流元件SR13各自的漏极，所述第一整流电路5的第二输出端I连接所述第十整流元件SR12和所述第十二整流元件SR14各自的源极；
所述第二整流电路6的第一输入端J连接所述第十三整流元件SR21的源极和所述第十四整流元件SR22的漏极，所述第二整流电路6的第二输入端K连接所述第十五整流元件SR23的源极和所述第十六整流元件SR24的漏极；所述第二整流电路6的第一输出端L连接所述第十三整流元件SR21和所述第十五整流元件SR23各自的漏极，所述第二整流电路6的第二输出端M连接所述第十四整流元件SR22和所述第十六整流元件SR24各自的源极。
可选的，由于本实施例提供的技术方案是能量单向流动场景，因此副边侧同步整流的开关晶体管可以用二极管代替。
请参照图8，图8是本申请实施例提供的另一种LLC谐振电路的结构图。如图8所示：
所述第一整流电路5的第一输入端F连接所述第九整流元件D11的阳极和所述第十整流元件D12的阴极，所述第一整流电路5的第二输入端G连接所述第十一整流元件D13的阳极和所述第十二整流元件D14的阴极；所述第一整流电路5的第一输出端H连接所述第九整流元件D11和所述第十一整流元件D13各自的阴极，所述第一整流电路5的第二输出端I连接所述第十整流元件D12和所述第十二整流元件D14各自的阳极；
所述第二整流电路6的第一输入端J连接所述第十三整流元件D21的阳极和所述第十四整流元件D22的阴极，所述第二整流电路6的第二输入端K连接所述第十五整流元件D23的阳极和所述第十六整流元件D24的阴极；所述第二整流电路6的第一输出端L连接所述第十三整流元件D21和所述第十五整流元件D23各自的阴极，所述第二整流电路6的第二输出端M连接所述第十四整流元件D22和所述第十六整流元件D24各自的阳极。
下面，对本申请实施例提供的采用副边不带中心抽头变压器的LLC谐振电路的工作模态进行详细介绍。首先，定义第一整流元件Q11与第二整流元件Q12互补导通、第三整流元件Q21与第四整流元件Q22互补导通，且第一整流元件Q11与第三整流元件Q21开关状态一致，第二整流元件Q12与第四整流元件Q22开关状态一致，副边侧同步整流的第九整流元件SR11、第十整流元件SR12、第十一整流元件SR13、第十二整流元件SR14、第十三整流元件SR21、第十四整流元件SR22、第十五整流元件SR23和第十六整流元件SR24，其导通状态取决于电流流向。该工作模态分为四种，即工作模态1、工作模态2、工作模态3和工作模态4，按照时序依次执行，并周期性地分别在这4种模态下工作。
具体的，以本申请实施例提供的图7示出的LLC谐振电路，即副边侧的整流元件为开关晶体管为例，对该LLC谐振电路的工作模态进行介绍。需要说明的是，在同一工作模态，图7示出的LLC谐振电路副边侧的整流元件由开关晶体管替换为二极管时，即如图8示出的LLC谐振电路，各二极管的导通状态与在图7示出的相应的开关晶体管的导通状态一致。因此，下面具体介绍该LLC谐振电路的工作模态时，仍然以整流元件指代开关晶体管或二极管。
请参阅图9，图9是本申请实施例提供的图7示出的LLC谐振电路在工作模态1的示意图。如图9所示，在工作模态1时：
第二整流元件Q12和第四整流元件Q22开通，第一整流元件Q11和第三整流元件Q21关断，此时，副边整流侧的第十整流元件SR12、第十一整流元件SR13、第十三整流元件SR21和第十六整流元件SR24开通，第九整流元件SR11、第十二整流元件SR14、第十四整流元件SR22和第十五整流元件SR23关断，第一谐振电容Cr1、第一励磁电感Lm1和共用的谐振电感Ls形成的一个谐振腔，以及第一谐振电容Cr2、第一励磁电感Lm2和共用的谐振电感Ls形成的另一个谐振腔，这两个谐振腔均处于两器件谐振状态，即第一谐振电容Cr1和谐振电感Ls处于谐振状态，第二谐振电容Cr2和谐振电感Ls处于谐振状态，原边侧向副边侧供给能量，可参见上述(1)式，谐振电感Ls的电流为两谐振腔电流之和。
请参阅图10，图10是本申请实施例提供的图7示出的LLC谐振电路在工作模态2的示意图。如图10所示，在工作模态2时：
第二整流元件Q12和第四整流元件Q22开通，第一整流元件Q11和第三整流元件Q21关断，此时，副边整流侧的整流元件全部关断，第一谐振电容Cr1、第一励磁电感Lm1和共用的谐振电感Ls形成的一个谐振腔，以及第一谐振电容Cr2、第一励磁电感Lm2和共用的谐振电感Ls形成的另一个谐振腔，这两个谐振腔的每个谐振腔中，励磁电感电流等于谐振电容电流，可参见上述(1)式，共用的谐振电感Ls的电流为两谐振腔电流之和，各变压器副边不再被输出电压钳位，每个谐振腔处于谐振电容、励磁电感和共用的谐振电感Ls三器件谐振状态，原边不再提供能量至副边侧，负载完全由输出滤波电容Co支撑。
请参阅图11，图11是本申请实施例提供的图7示出的LLC谐振电路在工作模态3的示意图。如图11所示，在工作模态3时：
第一整流元件Q11和第三整流元件Q21开通，第二整流元件Q12和第四整流元件Q22关断，此时，副边整流侧的第九整流元件SR11、第十二整流元件SR14、第十四整流元件SR22和第十五整流元件SR23开通，第十整流元件SR12、第十一整流元件SR13、第十三整流元件SR21与第十六整流元件SR24关断，由于由工作模态2向模态3切换，两个谐振腔均各自过渡到谐振电容和谐振电感Ls两器件谐振状态，可参见上述(1)式，谐振电感Ls的电流为两谐振腔电流之和，副边侧通过第九整流元件SR11、第十二整流元件SR14、第十四整流元件SR22与第十五整流元件SR23向负载提供能量。
请参阅图12，图12是本申请实施例提供的图7示出的LLC谐振电路在工作模态4的示意图。如图12所示，在工作模态4时：
第一整流元件Q11和第三整流元件Q21开通，第二整流元件Q12和第四整流元件Q22关断，此时副边整流侧的整流元件全部关断，两个谐振腔各自的励磁电感电流等于谐振电容电流，变压器副边不再被输出电压钳位，每个谐振腔处于谐振电容、励磁电感和共用的谐振电感三器件谐振状态，可参见上述(1)式，谐振电感Ls的电流为两谐振腔电流之和，原边不再提供能量至副边侧，负载完全由输出滤波电容Co支撑。
需要说明的是，上述开关晶体管的种类有多种，比如可以包括金属氧化物半导体场效应管(metal oxide semiconductor，MOS)或者绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor，IGBT)。应当理解，虽然图1、图7及与之相关的附图中以NMOS管为例介绍了本申请实施例提供的技术方案，但本申请并不限定开关晶体管的类型，也可以采用其他相应电子元件来实现，这些简单替换不脱离本申请的保护范围。
另外，本申请实施例，若整流元件为开关晶体管，则整流元件的开通和关断可以受外接电路触发来实现，具体的外接电路的结构可以包括控制器，也可以包括其它硬件电路等，在此不再赘述。
基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种LLC谐振电路的控制方法，该方法可以应用于前述任一实施例的LLC谐振电路中，具体的，参见图13，图13是本申请实施例提供的一种LLC谐振电路的控制方法的流程图。如图13所示，本实施例的控制方法至少包括如下步骤：
步骤S101，控制所述第一半桥电路的整流元件互补导通，所述第二半桥电路中的整流元件互补导通；
其中，第一半桥电路和第二半桥电路中相对应的整流元件开关状态一致。
步骤S102，所述电容单元的第一端和第二端通过电源供电，第三端构造直流输入的中点电位，形成负反馈以均衡所述第一半桥电路和第二半桥电路的电流；
步骤S103，所述双谐振腔的谐振电感构造所述双谐振腔中两个谐振腔的耦合阻抗，以均衡两个谐振腔的电流；
步骤S104，所述第一整流电路的输出端和所述第二整流电路的相应输出端并联，输出电流。
具体的，本申请实施例对上述步骤S101～步骤S104的执行顺序不做限定。
本实施例的具体实施方案可以参考以上任一实施例的LLC谐振电路的实施方式，此处不再赘述。
本实施例提供的技术方案，原边侧通过串联两个直流电容，构造出两个半桥的直流输入，形成的负反馈对两模块不均流问题起到抑制作用，结合通过两路谐振腔共用同一谐振电感实现的无源自动均流，该拓扑进一步提升了全负载范围内的均流效果，实现了极高的均流度，能够有效解决谐振元件参数差异给模块间带来的不均流问题。
另外，由于原边侧串联输入，能够实现分压，副边侧并联输出，能够实现增流，因此，该方案能较好的适用于中高压输入、较大电流输出的技术场景。
此外，两路共电感的双谐振腔，通过共用的谐振电感，减少了无源元件的数目，有利于节省成本。
基于相同的技术构思，本申请另一个实施例还提供一种LLC谐振变换器，包括上述任意实施例提供的LLC谐振电路。
也就是说，本申请实施例提供的LLC谐振变换器，其内部的LLC谐振电路的具体实现方案，可以参考以上任意实施例提供的LLC谐振电路的实施方式，此处不再赘述。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种LLC谐振电路，其特征在于，应用于串联式两路共电感LLC谐振变换器中，包括：电容单元、第一半桥电路、第二半桥电路、两路共电感的双谐振腔、第一变压器、第二变压器、第一整流电路和第二整流电路；
所述电容单元包括串联连接的第一电容和第二电容，所述第一电容的第一端连接所述电容单元的第一端，所述第二电容的第一端连接所述电容单元的第二端，所述第一电容的第二端和所述第二电容的第二端连接所述电容单元的第三端；所述电容单元的第一端连接电源第一端，所述电容单元的第二端连接所述电源第二端；
所述第一半桥电路的第一输入端连接所述电容单元的第一端，所述第二半桥电路的第一输入端连接与所述电容单元的第二端，所述第一半桥电路的第二输入端和所述第二半桥电路的第二输入端连接所述电容单元的第三端；
所述两路共电感的双谐振腔包括谐振电感，串联连接的第一谐振电容和第一励磁电感，串联连接的第二谐振电容和第二励磁电感；
所述第一谐振电容的第一端连接所述第一半桥电路的输出端；所述第一励磁电感为所述第一变压器原边的励磁电感，所述第一励磁电感的第一端连接所述第一谐振电容的第二端；所述第二谐振电容的第一端连接所述第二半桥电路的输出端；所述第二励磁电感为所述第二变压器原边的励磁电感，所述第二励磁电感的第一端连接所述第二谐振电容的第二端；所述谐振电感的第一端分别连接所述第一半桥电路的第二输入端和所述第二半桥电路的第二输入端，所述谐振电感的第二端分别连接所述第一励磁电感的第二端和所述第二励磁电感的第二端；
所述第一整流电路的各输入端连接所述第一变压器的副边相应端，所述第二整流电路的各输入端连接所述第二变压器的副边相应端，所述第一整流电路的输出端和所述第二整流电路的相应输出端并联，输出电流。
2.根据权利要求1所述的LLC谐振电路，其特征在于，所述第一半桥电路包括串联连接的第一整流元件和第二整流元件，所述第二半桥电路均包括串联连接的第三整流元件和第四整流元件；
所述第一整流元件、所述第二整流元件、所述第三整流元件和所述第四整流元件为开关晶体管。
3.根据权利要求1所述的LLC谐振电路，其特征在于，所述第一变压器和所述第二变压器为副边带中心抽头变压器，所述第一整流电路包括：
第一端连接第一变压器副边第一端的第五整流元件，第一端连接所述第一变压器副边第二端的第一导线，第一端连接所述第一变压器副边第三端的第六整流元件；
所述第二整流电路包括：
第一端连接第二变压器副边第一端的第七整流元件，第一端连接所述第二变压器副边第二端的第二导线，第一端连接所述第二变压器副边第三端的第八整流元件；
所述第五整流元件、第六整流元件、第七整流元件和第八整流元件各自的第二端并联，实现所述LLC谐振电路的第一路输出，所述第一导线和第二导线各自的第二端并联，实现所述LLC谐振电路的第二路输出。
4.根据权利要求3所述的LLC谐振电路，其特征在于，所述第五整流元件、所述第六整流元件、所述第七整流元件和所述第八整流元件为开关晶体管，各所述开关晶体管的漏极作为相应整流元件的第一端，源极作为相应整流元件的第二端；
或者，
所述第五整流元件、所述第六整流元件、所述第七整流元件和所述第八整流元件为二极管，各所述二极管的阴极作为相应整流元件的第一端，阳极作为相应整流元件的第二端。
5.根据权利要求1所述的LLC谐振电路，其特征在于，所述第一变压器和所述第二变压器为副边不带中心抽头变压器，所述第一整流电路和所述第二整流电路为全桥电路；
所述第一整流电路的第一输入端连接所述第一变压器副边第一端，所述第一整流电路的第二输入端连接所述第一变压器副边第二端；
所述第二整流电路的第一输入端连接所述第二变压器副边第一端，所述第二整流电路的第二输入端连接所述第二变压器副边第二端；
所述第一整流电路的第一输出端和所述第二整流电路的第一输出端并联，实现所述LLC谐振电路的第一路输出；所述第一整流电路的第二输出端和所述第二整流电路的第二输出端并联，实现所述LLC谐振电路的第二路输出。
6.根据权利要求5所述的LLC谐振电路，其特征在于，所述第一整流电路包括串联连接的第九整流元件和第十整流元件，以及串联连接的第十一整流元件和第十二整流元件；
所述第一整流电路的第一输入端连接所述第九整流元件和所述第十整流元件，所述第一整流电路的第二输入端连接所述第十一整流元件和所述第十二整流元件；所述第一整流电路的第一输出端连接所述第九整流元件和所述第十一整流元件，所述第一整流电路的第二输出端连接所述第十整流元件和所述第十二整流元件；
所述第二整流电路包括串联连接的第十三整流元件和第十四整流元件，以及串联连接的第十五整流元件和第十六整流元件；
所述第二整流电路的第一输入端连接所述第十三整流元件和所述第十四整流元件，所述第二整流电路的第二输入端连接所述第十五整流元件和所述第十六整流元件；所述第二整流电路的第一输出端连接所述第十三整流元件和所述第十五整流元件，所述第二整流电路的第二输出端连接所述第十四整流元件和所述第十六整流元件。
7.根据权利要求6所述的LLC谐振电路，其特征在于，所述第一整流电路和所述第一整流电路中的各整流元件为开关晶体管，或，二极管。
8.根据权利要求3～7任一项所述的LLC谐振电路，其特征在于，还包括：
第一端连接所述LLC谐振电路的第一路输出端，第二端连接所述LLC谐振电路的第二路输出端的第三电容，实现所述LLC谐振电路经滤波后输出。
9.一种LLC谐振电路的控制方法，其特征在于，所述LLC谐振电路为如权利要求1～8任一项所述的LLC谐振电路，所述方法包括：
控制所述第一半桥电路的整流元件互补导通，所述第二半桥电路中的整流元件互补导通；其中，第一半桥电路和第二半桥电路中相对应的整流元件开关状态一致；
所述电容单元的第一端和第二端通过电源供电，第三端构造直流输入的中点电位，形成负反馈以均衡所述第一半桥电路和第二半桥电路的电流；
所述双谐振腔的谐振电感构造所述双谐振腔中两个谐振腔的耦合阻抗，以均衡两个谐振腔的电流；
所述第一整流电路的输出端和所述第二整流电路的相应输出端并联，输出电流。
10.一种LLC谐振变换器，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项所述的LLC谐振电路。
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