CN203482094U - 一种高效的电源转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效的电源转换装置，包括由第一功率管和第二功率管构成的半桥模块，半桥模块的输出一端通过串联电感与单相全波整流变压器的原边的一端连接，单相全波整流变压器的原边的另一端通过串联电容与半桥模块的输出另一端连接，单相全波整流变压器的副边与滤波模块的输入端连接，滤波模块的输出端与反馈控制单元连接，反馈控制单元还分别与第一功率管的控制端和第二功率管的控制端连接，本实用新型可以应用于不同的功率段范围内，采用PWM调制及PFM调制切换的方式。谐振变换器结构简单，效率高，减小了散热器的结构体积，降低了成本。

Description

一种高效的电源转换装置

技术领域

本实用新型涉及电源领域，更具体涉及一种高效的直流电源转换装置。

背景技术

随着现代电子技术的发展，其要求配套的电源设备必须具备体积小、重量轻、效率高等特点，因此开关电源必然是其充电设备的最佳选择。提高开关频率可以实现电路的大功率、高功率密度、安全可靠及加快响应速度，但也会因此带来电路及开关器件损耗增加的问题。减小开关损耗的有效方法有选择频率特性较优越的开关器件，缩短开关时间，以及在零电压或零电流的状态下实现开关器件的通断，即开关管工作在软开关电路环境。

在软开关电路中，谐振软开关应用较为广泛，它有效的解决了高频率条件下效率较低的问题。主要的谐振变换器包括串联谐振SRC，并联谐振PRC及结合两者的优点产生的串并联谐振变换器SPRC，也可被称为LLC谐振变换器。LLC谐振变换器是目前国内研究最热门的谐振变换器，它有效的解决了串联谐振变换器空载电压不可调，对频率调节不敏感的问题，以及并联谐振变换器谐振环路内能量较大，轻载及电压较高时尤为明显，无功功率较大，影响变换器效率。LLC谐振变换器可以在较窄的频率范围内实现从满载到轻载的调节，并全范围实现软开关，有效的降低了开关损耗，提高了电源的工作效率。

LLC谐振变换器虽然效率较高，但也存在部分缺点。例如轻载时，动态特性较差，输出电容纹波较大，输出电压的可调范围有限，负载变化时，反馈环路难实现全范围性能良好。

实用新型内容

本实用新型的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种高效的电源转换装置，解决了直流开关电源装置体积大，可靠性差，效率低的问题。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

一种高效的电源转换装置，包括由第一功率管和第二功率管构成的半桥模块，半桥模块的输出一端通过串联电感与单相全波整流变压器的原边的一端连接，单相全波整流变压器的原边的另一端通过串联电容与半桥模块的输出另一端连接，单相全波整流变压器的副边与滤波模块的输入端连接，滤波模块的输出端与反馈控制单元连接，反馈控制单元还分别与第一功率管的控制端和第二功率管的控制端连接。

根据权利要求1所述的一种高效的电源转换装置，其特征在，所述的反馈控制模块包括依次连接的信号采集单元、控制单元和驱动单元，信号采集单元与滤波模块连接，驱动单元分别与第一功率管的控制端和第二功率管的控制端连接。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点： 

1、本装置可以应用于在不同的功率段范围内，采用PWM调制及PFM调制切换的方式，有效解决轻载纹波问题；

2、本装置可以应用于通过软件改变驱动频率或占空比，相对于模拟电路实现切换控制，控制电路及反馈环路更加简单且高效可靠，简化控制电路，集成了相关的保护功能和控制模块；

3、采用LLC谐振半桥电路，功率管可实现ZVS，整流二极管可实现ZCS，大大提高工作效率，最高效率可以达到95%以上，谐振变换器结构简单，效率高，减小了散热器的结构体积，降低了成本。

附图说明

图1是本实用新型的原理示意图。

图中：Us-电源；S1-第一功率管的控制端；S2-第二功率管的控制端；Q1-第一功率管；Q2-第二功率管；Lr-串联电感；Lp-单相全波整流变压器原边漏感；Cr-串联电容；T1-单相全波整流变压器；D1-第一整流二极管；D2-第二整流二极管；L1-滤波电感；C1-滤波电容；R-负载电阻。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的技术方案作进一步详细描述。

如图1所示，一种高效的电源转换装置，包括由第一功率管Q1和第二功率管Q2构成的半桥模块，半桥模块的输出一端通过串联电感Lr与单相全波整流变压器T1的原边的一端连接，单相全波整流变压器T1的原边的另一端通过串联电容Cr与半桥模块的输出另一端连接，单相全波整流变压器T1的副边与滤波模块的输入端连接，滤波模块的输出端与反馈控制单元连接，反馈控制单元还分别与第一功率管Q1的控制端和第二功率管Q2的控制端连接。

如上所述的反馈控制模块包括依次连接的信号采集单元、控制单元和驱动单元，信号采集单元与滤波模块连接，驱动单元分别与第一功率管Q1的控制端S1和第二功率管Q2的控制端S2连接。

第一功率管Q1，第二功率管Q2构成半桥模块；串联电感Lr，串联电容Cr，单相全波整流变压器原边电感及单相全波整流变压器原边漏感Lp组成LLC谐振网络；单相全波整流变压器T1采用全波整流模式；经过第一整流二极管D1，第二整流二极管D2及有电感L1，电容C1组成的滤波模块，将交流电压电流变平滑，以直流的形式输出。

控制单元可以通过信号采集单元检测滤波模块的输出电压和输出电流，并可以根据输出电压和输出电流采用PWM或者PFM方式通过驱动模块驱动第一功率管Q1和第二功率管Q2。 

Q1的第一极接收来自控制单元的第一控制信号，Q2的第一极接收第二控制信号，在DSP控制电路单元的控制下，接收控制信号功率管交替工作，将输入的直流电压变为交流方波电压，由变压器变压向输出整流部分供电；交流方波电压经过串联电感Lr，串联电容Cr，单相全波整流变压器原边电感及单相全波整流变压器原边漏感Lp组成大的LLC谐振网络，使变压器原边电流变为正弦电流，实现软开关；整流部分由二极管D1、D2组成，对变压器输出进行全波整流；滤波器由电感L1和电容C1构成LC滤波，对整流器输出的直流电进行滤波后输出。

本实用新型可实现PWM反馈控制或者PFM反馈控制，PWM反馈控制和PFM反馈控制方式可以根据实际的运行参数或者设定的参数进行配置，本实用新型还可以应用于通过对信号采集单元采集的信号进行阈值判断，从而选择在不同的阈值段对第一功率管Q1和第二功率管Q2进行PWM反馈控制或者PFM反馈控制。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (2)

1.一种高效的电源转换装置，包括由第一功率管（Q1）和第二功率管（Q2）构成的半桥模块，其特征在于，半桥模块的输出一端通过串联电感（Lr）与单相全波整流变压器（T1）的原边的一端连接，单相全波整流变压器（T1）的原边的另一端通过串联电容（Cr）与半桥模块的输出另一端连接，单相全波整流变压器（T1）的副边与滤波模块的输入端连接，滤波模块的输出端与反馈控制单元连接，反馈控制单元还分别与第一功率管（Q1）的控制端和第二功率管（Q2）的控制端连接。

2.根据权利要求1所述的一种高效的电源转换装置，其特征在，所述的反馈控制模块包括依次连接的信号采集单元、控制单元和驱动单元，信号采集单元与滤波模块连接，驱动单元分别与第一功率管（Q1）的控制端和第二功率管（Q2）的控制端连接。

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