CN116545268B - 一种lc变换器 - Google Patents
一种lc变换器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116545268B CN116545268B CN202310514207.XA CN202310514207A CN116545268B CN 116545268 B CN116545268 B CN 116545268B CN 202310514207 A CN202310514207 A CN 202310514207A CN 116545268 B CN116545268 B CN 116545268B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- converter
- switching tube
- potential energy
- output
- capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 103
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 claims abstract description 99
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 claims description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/01—Resonant DC/DC converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
- H02M1/083—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the ignition at the zero crossing of the voltage or the current
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
本发明提供了一种LC变换器及其控制方法，涉及电源适配器的技术领域，包括：输入单元，势能变换器，第一电感，谐振电容，第一开关管，第二开关管，第一整流管，第二整流管和输出单元，其中，势能变换器包括电感或者变压器至少一种，若势能变换器为变压器，则势能变换器至少包括初级绕组和次级绕组；输入单元、势能变换器，第一开关管和谐振电容电连接形成第一环路；势能变换器，第二开关管和谐振电容电连接形成第二环路；势能变换器、第一整流管或第二整流管、第一电感和输出单元形成第三环路，解决了现有的LC变换器所需元件较多占用较多空间的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及电源适配器的技术领域，尤其是涉及一种LC变换器。
背景技术
现有的中大型功率电源，正常架构需要先进行整流然后进行多路或单路输出，在桥式整流的时候需要正负半周两路，每路两个管子串接，导致整流消耗的功率较大；如100W的电源，在低压输入的时候仅仅是整流桥就需要1.8W左右的功率。
现有的变换器，为了有效利用电网，很多产品需要高功率因数，比如LED灯电源、75W以上的电源，为了实现高PF通常需要进行两极转换，先升压提高PF值，再进行降压或者升压转换，两次转换需要两个电感或一个电感加一个变压器，而这种设计不仅浪费了部分能量并且导致了总的体积变大。
针对上述问题，还未提出有效的解决方案。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种LC变换器，以缓解了现有的电源适配器所需较多元件占用较多空间的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种LC变换器，包括：输入单元，势能变换器，第一电感，谐振电容，第一开关管，第二开关管，第一整流管，第二整流管和输出单元，其中，所述势能变换器包括电感或者变压器至少一种，若所述势能变换器为变压器，则所述势能变换器至少包括初级绕组和次级绕组；所述输入单元、所述势能变换器，所述第一开关管和所述谐振电容电连接形成第一环路；所述势能变换器，所述第二开关管和所述谐振电容电连接形成第二环路；所述势能变换器、所述第一整流管或所述第二整流管、第一电感和所述输出单元形成第三环路。
进一步的，所述输入单元的类型包括以下至少之一：交流输入、直流输入、波动电压输入、电容和电池。
进一步的，所述LC变换器还包括：第三整流管，其中，所述第三整流管设置在所述第一电感的对输出端。
进一步的，所述LC变换器还包括：第三开关管，其中，所述第三开关管与所述输出单元并联连接。
进一步的，所述LC变换器还包括：变频谐振电容和第四开关管，其中，所述第四开关管分别与所述变频谐振电容和谐振电容相连接，所述变频谐振电容与所述初级绕组相连接。
进一步的，所述输出单元中包含以下任意一种或任意多种的组合：输出电容或电池、输出电容串联反向二极管或开关管，输出电容串联多个开关管、输出电感、电阻、开关管、LED灯。
进一步的，若所述输出单元中包含输出电容串联反向二极管或第五开关管，则所述LC变换器还包括：第六开关管，所述第六开关管分别与所述第一电感的输入端和所述输出电容的正极相连接。
第二方面，本发明实施例还提供了一种应用于第一方面所述的LC变换器的控制方法，包括：第一环路导通后，输入单元为势能变换器和谐振电容充电；所述谐振电容充电到和输入单元相同后，所述势能变换器放电，根据输出负载需求提前关闭第一环路；关闭所述第一环路后，所述势能变换器放电，所述势能变换器脚拉低第一开关管和第二开关管连接点的电压，所述第二开关管内的二极管导通，以使零电压打开所述第二开关管，实现高效持续退磁；所述势能变换器退磁完成后，所述谐振电容反向为所述势能变换器充电；根据负载需求关闭所述第二环路，所述势能变换器脚拉高所述第一开关管和所述第二开关管连接点的电压，所述第一开关管内的二极管导通，以使零电压打开所述第一开关管，导通所述第一环路，实现高效持续退磁；所述势能变换器退磁完成后，持续导通所述第一环路，所述输入单元再次为所述势能变换器和所述谐振电容充电。
进一步的，所述LC变换器通过以下至少一种方式平衡输入能量与输出能量和平衡轻满载的能量：在所述LC变换器空闲期间，采用上下管间歇式断开降频的方式平衡输入输出和轻满载的能量；通过改变所述谐振电容的容量，以改变能量传递的大小；在所述LC变换器输出轻载时，第二环路导通以使所述谐振电容将所有能量存入所述势能变换器后保持第二开关管导通，所述势能变换器为所述谐振电容充能，从而形成反复空谐振，并在所述LC变换器输出增加时，关闭所述第二开关管，以使所述势能变换器将所述第一开关管的漏源电压拉低直到所述第一整流管和所述第二整流管导通，并导通所述第一开关管，以降低能量传递和保障ZVS开通。
进一步的，通过削峰填谷的方式平衡输入能量与输出能量，包括：连接所述输出单元一路输出中的电容作为削峰填谷电容和电感的输入端；在所述LC变换器达到输入峰值时，将多余能量存入所述输出单元中的削峰填谷电容中；在所述LC变换器达到输入低谷时，所述削峰填谷电容的能量填谷回输出。
在本发明实施例中，提供了一种LC变换器，输入单元，势能变换器，第一电感，谐振电容，第一开关管，第二开关管，第一整流管，第二整流管和输出单元，其中，所述势能变换器包括电感或者变压器至少一种，若所述势能变换器为变压器，则所述势能变换器至少包括初级绕组和次级绕组；所述输入单元、所述势能变换器，所述第一开关管和所述谐振电容电连接形成第一环路；所述势能变换器，所述第二开关管和所述谐振电容电连接形成第二环路；所述势能变换器、所述第一整流管或所述第二整流管、第一电感和所述输出单元形成第三环路，达到了LC变换器输入无桥堆的目的，进而解决了现有的LC变换器所需元件较多占用较多空间的技术问题，从而实现了降低LC变换器的成本和体积的技术效果。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的一种LC变换器的示意图；
图2为本发明实施例提供的次级加续流二极管的LC变换器的示意图；
图3为本发明实施例提供的实现升降压的LC变换器的示意图；
图4为本发明实施例提供的变频式LC变换器的示意图；
图5为本发明实施例提供的填谷式LC变换器的示意图；
图6为本发明实施例提供的推挽式LC变换器的示意图；
图7为本发明实施例提供的双感削峰填谷式LC变换器的示意图；
图8为本发明实施例提供的电感在负端的LC变换器的示意图；
图9为本发明实施例提供的环路位置调整、增加和组合的LC变换器的示意图；
图10为本发明实施例提供的LC变换器初级谐振模态图；
图11为本发明实施例提供的间歇式振控制波形图；
图12为本发明实施例提供的空谐振模式控制波形图；
图13为本发明实施例提供的变换器初次级独立控制示意图；
图14为本发明实施例提供的LC变换器初次级组合控制示意图；
图15为本发明实施例提供的一种LC变换器的控制方法的流程图；
图16为本发明实施例提供的高PFC值LC变换器连续模式示范图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
根据本发明实施例，提供了一种LC变换器的实施例，如图1所示的LC变换器包括：输入单元，势能变换器，第一电感，谐振电容，第一开关管，第二开关管，第一整流管，第二整流管和输出单元，其中，所述势能变换器包括电感或者变压器至少一种，若所述势能变换器为变压器，则所述势能变换器至少包括初级绕组和次级绕组；
所述输入单元、所述势能变换器，所述第一开关管和所述谐振电容电连接形成第一环路；
所述势能变换器，所述第二开关管和所述谐振电容电连接形成第二环路；
所述势能变换器、所述第一整流管或所述第二整流管、第一电感和所述输出单元形成第三环路。
如图1所示，第一开关管K1分别与谐振电容C1、输入单元和第二开关管K2相连接，第二开关管K2分别与谐振电容C1、输入单元和势能变换器T1相连接，第一整流管D1分别与第二整流管D2、第一电感LP和势能变换器T1相连接，第二整流管D2分别与势能变换器T1和输出单元相连接，所示输出单元分别与第一电感LP和势能变换器T1相连接。
需要说明的是，为了实现不同的功能，输入单元的类型包括以下至少之一：交流输入、直流输入、电容和电池；输出单元至少包括一路输出，具体的，所述输出单元中包含以下任意一种或任意多种的组合：输出电容或电池、输出电容串联反向二极管或开关管，输出电容串联多个开关管、输出电感、电阻、开关管、LED灯。
在本发明实施例中，提供了一种LC变换器，输入单元，势能变换器，第一电感，谐振电容，第一开关管，第二开关管，第一整流管，第二整流管和输出单元，其中，所述势能变换器包括电感或者变压器至少一种，若所述势能变换器为变压器，则所述势能变换器至少包括初级绕组和次级绕组；所述输入单元、所述势能变换器，所述第一开关管和所述谐振电容电连接形成第一环路；所述势能变换器，所述第二开关管和所述谐振电容电连接形成第二环路；所述势能变换器、所述第一整流管或所述第二整流管、第一电感和所述输出单元形成第三环路，达到了LC变换器输入无桥堆的目的，进而解决了现有的LC变换器所需元件较多占用较多空间的技术问题，从而实现了降低LC变换器的成本和体积的技术效果。
在本发明实施例中，如图2所示，所述LC变换器还包括：第三整流管DD，其中，所述第三整流管DD设置在所述第一电感的对输出端。
在本发明实施例中，如图3所示，所述LC变换器还包括：第三开关管KB，其中，所述第三开关管KB与所述输出单元并联连接。
在本发明实施例中，第三开关管K3并连在输出端储能或分压电感LD对输出地接开关管KB，形成升降压电路。
在本发明实施例中，如图4所示，所述LC变换器还包括：变频谐振电容CF和第四开关管KF，其中，所述第四开关管分别与所述变频谐振电容和谐振电容相连接，所述变频谐振电容与所述初级绕组相连接。
在本发明实施例中，为了适应不同电压输入或者不同电压输出，需要改变频率来调整输出能量，根据谐振频率公式，其他频率和谐振电感和电容相关，增加一个变频谐振电容CF，和原来谐振C1电容一只脚电连接，变频电容CF另一端通过开关管和C1电容另一端连接。
在本发明实施例中，如图5所示，若所述输出单元中包含输出电容EP串联反向二极管DP或第五开关管，则所述LC变换器还包括：第六开关管KP1，所述第六开关管分别与所述第一电感的输入端和所述输出电容的正极相连接。
在本发明实施例中，输出单元为多路输出，每一路输出相互独立，将多路输出其中一路的输出电容正极和电感输入端连接一开关管KP1，形成填谷电路。
需要说明的是，在本发明实施例中，LC变换器的各个环路中还可以根据需要添加元件，如增加EMC元件、多路输出模块等。
如图6所示，增加一个谐振电感形成推挽式无桥LC变换器。
在初次分别加独立电感则形成LLC单级PFC变换器，如图7所示。
环路上元件位置可以根据需要进行调整，如图8所示。
环路上二极管根据需要可以替换为开关管来提升效率，开关可以采用无寄生二极管的开关管或两个反向连接的开关管，各功能根据需要进行组合，如图9所示。
下面对本发明实施例中的LC变换器进行说明。
下面对LC变换器的LC谐振形成ZVS零电压和/或ZCS零电流开关控制过程进行说明。
导通第一环路后，输入单元给主势能变换器单元和谐振电容C1充电，第一环路电流从0开始逐步增加，随着C1电容电压的升高，主势能变换器的压差电压从高到低，直到C1电容充到和输入电压接近，由于主势能变换器电流不能突变，主势能变换器从充电转为放电，主势能变换器退磁接近完成后第一环路电流接近为0时关闭或根据次级负载需要提前关闭，主势能变换器剩余能量形成反激电压，使得第二环路开关管两端电压接近为零伏时候导通第二环路，反激能量继续给谐振电容C1充电，直到主势能变换器能量完全释放完毕，谐振电容开始给主势能变换器释放能量，直到谐振电容C1能量释放完毕关闭第二环路或者根据需要提前关闭；主势能变换器电流从充电改为放电，存储的能量使得其形成反压，使得第一环路开关两端电压接近为0V时候再次导通第一环路；主势能变换器向输入单元释放能量，直到主势能变换器释放完毕后，输入单元再次给主势能变换器和谐振电容C1充电，从而实现零电压开启，同时势能变换器输出端打开相应的相位传递给输出能量，直流输入时候对以上周而复始；当输入为交流电时候，负半周的控制原理和正半周相同，电流和电压与正周电流相反，势能变换器输出端打开相应的相位传递给输出能量，正负半周交替进行周而复始，如图10所示，图10为LC变换器初级谐振模态图。
下面对LC变换器平衡输入输出以及轻满载的能量的方式进行说明，具体方式包括一下至少一种：
由于LC变换器中变压器匝比的设置的不平衡，当变压器初次匝比小时候，次级反向电压太高，导致开关管导通和开关损耗增加，相反匝比大时候能量传递比例少甚至不能传递，匝比电压设置导致能量不平衡表现在输入和输出电压变化下的不平衡；带载轻重的不平衡：在空载和轻载期间为实现ZVS开关，需要高频来增加阻抗减少输出，高频会导致损耗增加，为平衡输入输出以及轻满载的能量，至少通过以下一种方式：第一种，空闲期间采用上下管间歇式断开降频，其中，如图11所示，图11为间歇式振控制波形图；第二种根据谐振频率公式得知，通过改变等效谐振电容容量来改变频率从而改变能量传递的大小；第三种，采用一种空谐振模式来保障零电压的开启，空谐振是指输出轻载时，若采用第一种方式会导致第一次开启为非ZVS导通，于是在第二环路导通将谐振电容C1能量放完后存入势能变换器时不关闭K2，而是让势能变换器能量继续往谐振电容C1里反向充，这样进行空谐振，当需要给输出传递能量时候再关闭K2，势能变换器将K1管漏源电压拉低直到寄生二极管导通，再导通K1管实现了在轻载情况下保障了ZVS的开启又减少了向输出传递的能量，如图12所示，图12为空谐振模式控制波形图。
下面结合如图13和图14，对通过削峰填谷解决LC变换器输入能量和输出能量的不平衡的过程进行详细说明。
如图13和图14所示，图13为LC变换器初次级独立控制示意图，图14为LC变换器初次级组合控制示意图，输出单元采用多路输出，将其中一路输出的电容和电感输入端电连接，在输入峰值时候将多余能量存入电容，在输入为低谷时候将多余的能量填谷回输出，从而实现能量平衡，不仅能实现输出低纹波变换器，还能实现不用桥堆、不用高压电解电容，仅仅用一个电感实现零电压开启、功率因数校正PFC、DC to DC多路输出，多功能为一体的全新变换器。
本发明实施例中提供的LC变换器，省去整流桥，利用次级电感进行多功能复用，省去初级LLC的储能或分压电感，由LLC变为LC变换器，当输入为低压通过复用次级电感进行升压解决了LLC、正激和混合反激中当输入电压低或者输出电压高能量不能传递问题；且在次级可以加上多路输出，并取其中一路用来做高PFC，在输入正弦波高峰时候将多余能量存入PFC电容，在低谷时候将能量填谷回输出环路实现输入正弦波同时输出低纹波的拓扑结构。从而实现输入无桥堆，LLC、高PFC和多路输出复用1个电感，节省了空间，减少了转换次数提升了效率，省去高压电容极大延长了寿命高效无桥LC变换器。
实施例二：
本发明实施例还提供了一种LC变换器的控制方法的实施例，上述的LC变换器用于执行本发明实施例所提供的LC变换器的控制方法，以下是本发明实施例提供的LC变换器的控制方法的具体介绍。
如图15所示，图15为上述一种LC变换器的控制方法的流程图，该LC变换器的控制方法包括：
步骤S102，第一环路导通后，输入单元为势能变换器和谐振电容充电；
步骤S104，所述谐振电容充电到和输入单元相同后，所述势能变换器放电，根据输出负载需求提前关闭第一环路；
步骤S106，关闭所述第一环路后，所述势能变换器放电，所述势能变换器脚拉低第一开关管和第二开关管连接点的电压，所述第二开关管内的二极管导通，以使零电压打开所述第二开关管，并实现高效持续退磁；
步骤S108，所述势能变换器退磁完成后，所述谐振电容反向为所述势能变换器充电；
步骤S110，根据负载需求关闭所述第二环路，所述势能变换器脚拉高所述第一开关管和所述第二开关管连接点的电压，所述第一开关管内的二极管导通，以使零电压打开所述第一开关管，导通所述第一环路，实现高效持续退磁；
步骤S112，所述势能变换器退磁完成后，持续导通所述第一环路，所述输入单元再次为所述势能变换器和所述谐振电容充电。
在本发明实施例中，第一环路导通后，输入单元为势能变换器和谐振电容充电；所述谐振电容充电到和输入单元相同后，所述势能变换器放电，根据输出负载需求提前关闭第一环路；关闭所述第一环路后，所述势能变换器放电，所述势能变换器脚拉低第一开关管和第二开关管连接点的电压，所述第二开关管内的二极管导通，以使零电压打开所述第二开关管，实现高效持续退磁；所述势能变换器退磁完成后，所述谐振电容反向为所述势能变换器充电；根据负载需求关闭所述第二环路，所述势能变换器脚拉高所述第一开关管和所述第二开关管连接点的电压，所述第一开关管内的二极管导通，以使零电压打开所述第一开关管，导通所述第一环路，实现高效持续退磁；所述势能变换器退磁完成后，持续导通所述第一环路，所述输入单元再次为所述势能变换器和所述谐振电容充电，第一环路和第二环路周而复始交替打开实现零电压开启，在输出负载能量匹配情况下同时还能实现零电流开关。
优选的，所述LC变换器通过以下至少一种方式平衡输入能量与输出能量和平衡轻满载的能量：在所述LC变换器空闲期间，采用上下管间歇式断开降频的方式平衡输入输出和轻满载的能量；通过改变所述谐振电容的容量，以改变能量传递的大小；在所述LC变换器输出轻载时，第二环路导通以使所述谐振电容将所有能量存入所述势能变换器后保持第二开关管导通，所述势能变换器为所述谐振电容充能，从而形成反复空谐振，并在所述LC变换器输出需求能量增加时，关闭所述第二开关管，以使所述势能变换器将所述第一开关管的漏源电压拉低直到所述第一整流管和所述第二整流管导通，并导通所述第一开关管，以降低能量传递和保障ZVS开通。
优选的，如图16所示，通过削峰填谷的方式平衡输入能量与输出能量，包括：连接所述输出单元中的其中一路输出中的电容作为削峰填谷电容和电感的输入端；在所述LC变换器达到输入峰值时，将多余能量存入所述输出单元中的削峰填谷电容中；在所述LC变换器达到输入低谷时，所述输出单元中的削峰填谷中的电容的能量填谷回输出。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，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单元中。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种LC变换器，其特征在于，包括：输入单元，势能变换器，第一电感，谐振电容，第一开关管，第二开关管，第一整流管，第二整流管和输出单元，所述势能变换器为变压器，所述势能变换器至少包括初级绕组和次级绕组；
所述输入单元、所述势能变换器，所述第一开关管和所述谐振电容电连接形成第一环路；
所述势能变换器，所述第二开关管和所述谐振电容电连接形成第二环路；
所述势能变换器、所述第一整流管或所述第二整流管、第一电感和所述输出单元形成第三环路；
其中，所述输出单元中包含以下任意一种或任意多种的组合：输出电容或电池、输出电容串联反向二极管或开关管，输出电容串联多个开关管、输出电感、电阻、开关管、LED灯；
若所述输出单元中包含输出电容串联反向二极管或第五开关管，则所述LC变换器还包括：第六开关管，所述第六开关管分别与所述第一电感的输入端和所述输出电容的正极相连接。
2.根据权利要求1所述的LC变换器，其特征在于，
所述输入单元的类型包括以下至少之一：交流输入、直流输入、波动电压输入、电容和电池；
所述输出单元至少包括一路输出。
3.根据权利要求1所述的LC变换器，其特征在于，所述LC变换器还包括：第三整流管，其中，所述第三整流管设置在所述第一电感的一端。
4.根据权利要求1所述的LC变换器，其特征在于，所述LC变换器还包括：第三开关管，其中，所述第三开关管与所述输出单元并联连接。
5.根据权利要求1所述的LC变换器，其特征在于，所述LC变换器还包括：变频谐振电容和第四开关管，其中，所述第四开关管分别与所述变频谐振电容和谐振电容相连接，所述变频谐振电容与所述初级绕组相连接。
6.一种权利要求1至5中所述的任一LC变换器的控制方法，其特征在于，包括：
第一环路导通后，输入单元为势能变换器和谐振电容充电；
所述谐振电容充电到和输入单元相同后，所述势能变换器放电，根据输出负载需求提前关闭第一环路；
关闭所述第一环路后，所述势能变换器放电，所述势能变换器脚拉低第一开关管和第二开关管连接点的电压，所述第二开关管内的二极管导通，以使零电压打开所述第二开关管，实现高效持续退磁；
所述势能变换器退磁完成后，所述谐振电容反向为所述势能变换器充电；
根据负载需求关闭所述第二环路，所述势能变换器脚拉高所述第一开关管和所述第二开关管连接点的电压，所述第一开关管内的二极管导通，以使零电压打开所述第一开关管，导通所述第一环路，实现高效持续退磁；
所述势能变换器退磁完成后，持续导通所述第一环路，所述输入单元再次为所述势能变换器和所述谐振电容充电。
7.根据权利要求6所述的LC变换器的控制方法，其特征在于，所述LC变换器通过以下至少一种方式平衡输入能量与输出能量和平衡轻满载的能量：
在所述LC变换器空闲期间，采用上下管间歇式断开降频的方式平衡输入输出和轻满载的能量；
通过改变所述谐振电容的容量，以改变能量传递的大小；
在所述LC变换器输出轻载时，第二环路导通以使所述谐振电容将所有能量存入所述势能变换器后保持第二开关管导通，所述势能变换器为所述谐振电容充能，从而形成反复空谐振，并在所述LC变换器输出增加时，关闭所述第二开关管，以使所述势能变换器将所述第一开关管的漏源电压拉低直到所述第一整流管和所述第二整流管导通，并导通所述第一开关管，以降低能量传递和保障ZVS开通。
8.根据权利要求6所述的LC变换器的控制方法，其特征在于，通过削峰填谷的方式平衡输入能量与输出能量，包括：
连接所述输出单元一路输出中的电容作为削峰填谷电容和电感的输入端；
在所述LC变换器达到输入峰值时，将多余能量存入所述输出单元中的削峰填谷电容中；
在所述LC变换器达到输入低谷时，所述削峰填谷电容的能量填谷回输出。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310514207.XA CN116545268B (zh) | 2023-05-08 | 2023-05-08 | 一种lc变换器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310514207.XA CN116545268B (zh) | 2023-05-08 | 2023-05-08 | 一种lc变换器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116545268A CN116545268A (zh) | 2023-08-04 |
| CN116545268B true CN116545268B (zh) | 2024-03-12 |
Family
ID=87448410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310514207.XA Active CN116545268B (zh) | 2023-05-08 | 2023-05-08 | 一种lc变换器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116545268B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5701243A (en) * | 1994-12-12 | 1997-12-23 | Korea Telecommunication Authority | High-power factor series resonant rectifier circuit |
| CN1422105A (zh) * | 2001-11-27 | 2003-06-04 | 台达电子工业股份有限公司 | 具有功率因子与负载电流振幅因子修正功能的电子镇流器电路 |
| CN201365204Y (zh) * | 2009-01-20 | 2009-12-16 | 华南理工大学 | 基于llc串联谐振的单级单相ac-dc变换器 |
| CN204304773U (zh) * | 2014-11-03 | 2015-04-29 | 韩腊生 | 一种切峰填谷滤波电路 |
| CN114285282A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-04-05 | 深圳原能电器有限公司 | 一种宽电压输入的变换器及控制方法 |
| CN115833630A (zh) * | 2022-06-20 | 2023-03-21 | 杰华特微电子股份有限公司 | 填谷电路及其控制方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9484821B2 (en) * | 2013-11-04 | 2016-11-01 | Futurewei Technologies, Inc. | Adjustable resonant apparatus for power converters |
-
2023
- 2023-05-08 CN CN202310514207.XA patent/CN116545268B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5701243A (en) * | 1994-12-12 | 1997-12-23 | Korea Telecommunication Authority | High-power factor series resonant rectifier circuit |
| CN1422105A (zh) * | 2001-11-27 | 2003-06-04 | 台达电子工业股份有限公司 | 具有功率因子与负载电流振幅因子修正功能的电子镇流器电路 |
| CN201365204Y (zh) * | 2009-01-20 | 2009-12-16 | 华南理工大学 | 基于llc串联谐振的单级单相ac-dc变换器 |
| CN204304773U (zh) * | 2014-11-03 | 2015-04-29 | 韩腊生 | 一种切峰填谷滤波电路 |
| CN114285282A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-04-05 | 深圳原能电器有限公司 | 一种宽电压输入的变换器及控制方法 |
| CN115833630A (zh) * | 2022-06-20 | 2023-03-21 | 杰华特微电子股份有限公司 | 填谷电路及其控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116545268A (zh) | 2023-08-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9419531B2 (en) | Forward-flyback DC-DC converter using resonant LC output circuit | |
| CN203645381U (zh) | 一种电动汽车车载充电机系统 | |
| CN108521223B (zh) | 开关电源电路 | |
| CN107800312B (zh) | 一种低输出纹波pfc变换器 | |
| CN109256840A (zh) | 一种发射端Buck控制的SS补偿型恒流无线充电电源以及充电方法 | |
| CN110536517A (zh) | 一种单级隔离型无电解电容led驱动电源及其控制方法 | |
| WO2019019297A1 (zh) | 直流ups电源装置、系统及控制方法 | |
| CN205017081U (zh) | 一种具有功率因素校正功能的lcc软开关充电装置 | |
| CN102412740B (zh) | 一种多相ac-dc隔离变换电路及多相ac-dc电源 | |
| CN208571618U (zh) | 一种多绕组谐振独立电流控制的电池储能系统 | |
| CN201312262Y (zh) | 一种具有较高转换效率的高频开关电源 | |
| CN116545268B (zh) | 一种lc变换器 | |
| CN112311106A (zh) | 一种单级全桥恒流恒压无线充电装置及其控制方法 | |
| CN101621257A (zh) | 一种电能量双向流动装置及其电能量双向流动方法 | |
| CN102299633B (zh) | 一种dc-dc变换电路 | |
| KR20130094064A (ko) | 태양광발전용 전력변환장치 | |
| CN111740622B (zh) | 一种单级pfc的llc电路 | |
| CN108988626A (zh) | 一种融合pfc的单电感双输出变换器及其工作方法 | |
| CN103997226A (zh) | 一种用于用电信息采集终端的电源 | |
| TWI414135B (zh) | 單級返馳式功率因數修正轉換器 | |
| CN209692434U (zh) | 一种具有调压功能的低成本无线电能传输装置 | |
| CN108011538B (zh) | 小功率高频双向ac-dc单管变换器及无线充电方法 | |
| CN203951366U (zh) | 一种用于用电信息采集终端的电源 | |
| CN107888106B (zh) | 小功率高频双向ac-dc双管变换器及无线充电方法 | |
| CN116526857B (zh) | 一种正反激变换器及控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |