CN208353221U - 一种llc谐振dc/dc功率变换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种LLC谐振DC/DC功率变换器，包含直流高压源，两路LLC谐振变换器，两路全波整流电路，其中，LLC谐振变换器包括逆变电路、谐振电路和隔离变压器，所述的两路LLC谐振变换器相互交错输出后，进行串联接入直流高压源的正负极，两路全波整流电路的输入端分别接入两路LLC谐振变换器的隔离变压器的次级两端，两路全波整流电路的输出端并联。本实用新型的LLC谐振DC/DC功率变换器，可减少输出电流纹波，提高输出效率和功率密度。
Description
技术领域
本实用新型属于涉及电源功率变换器，尤其涉及LLC谐振DC/DC功率变换器。
背景技术
高频开关电源的高速发展，大功率、高效率、高功率密度、宽工作范围的电源设备已经成为发展趋势。LLC 谐振变换器作为一种高频软开关变换器，相对于PWM变换器而言，在保证高频高效率的同时，又具有更宽的工作范围，具有MOS管的开关损耗小，EMI性能优等特点而被广泛应用。但单路LLC谐振变换器在设计成大功率变换器时输出电流纹波大，导致输出滤波电容会发热严重而致电容失效，从而缩短了电源的使用寿命；另外，多只电容并联，也导致产品的体积、重量大大增加。
发明内容
解决问题：
本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的LLC谐振DC/DC功率变换器，能够减小输出电流纹波，从而减少输出滤波电容的个数，达到了减小电源体积，提高其功率密度的目的。
发明内容：
一种LLC谐振DC/DC功率变换器，包含直流高压源，两路LLC谐振变换器，两路全波整流电路，其中，LLC谐振变换器包括逆变电路、谐振电路和隔离变压器；所述的两路LLC谐振变换器相互交错输出后，进行串联接入直流高压源的正负极，两路全波整流电路的输入端分别接入两路LLC谐振变换器的隔离变压器的次级两端，两路全波整流电路的输出端并联。
进一步，所述的两路相互交错输出的LLC谐振变换器的输出交错角为90度。
进一步，所述的两路LLC谐振变换器的逆变电路均是全桥电路或半桥电路。
进一步，均压电容C1和C2串联后接入所述的直流高压源的正负极，均压电容C1和C2串联的公共端与所述的两路相互交错输出的LLC谐振变换器串联的公共端相连。
进一步，所述的均压电容C1或C2是多个串并联方式连接电容。
进一步，所述的LLC谐振变换器中的谐振电路包括谐振电感、谐振电容、变压器的励磁电感。
进一步，所述两路全波整流电路为全桥整流或中心抽头的全波整流电路。
有益效果：
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：一种新型的LLC谐振DC/DC功率变换器采用两路LLC谐振变换器输出交错的串联结构，能有效降低环流损耗、减少输出电流纹波，提高输出效率和功率密度；另外，在同等输出功率下，采用两路串联的模式，每路变换器的功率只为原先的一半，便于LLC谐振变换器在大功率应用场合的功率器件选型，可以选取体积更小、价格更优的功率器件，获得更高的功率密度。本实用新型的技术方案能较好适用于大功率直流输出应用场合。
附图说明
图1是本实用新型的一种LLC谐振DC/DC功率变换器的实施例1的示意图；
图2是本实用新型的一种LLC谐振DC/DC功率变换器的实施例2的示意图；
图3是本实用新型的一种LLC谐振DC/DC功率变换器的实施例3的示意图；
图4是本实用新型的一种LLC谐振DC/DC功率变换器的实施例1中两路LLC谐振变换器的逆变电路中开关管的驱动方波示意图；
图5是本实用新型的一种LLC谐振DC/DC功率变换器的输出端的电流波形；
图6是本实用新型的一种LLC谐振DC/DC功率变换器的两路LLC谐振变换器非相互交错输出时的输出端的电流波形。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，实施例1的一种LLC谐振DC/DC功率变换器是两路对称半桥LLC谐振变换器串联且相互交错输出的DC/DC功率变换器。本实施例中，均压电容C1和C2参数相同，串联后接入直流高压源的正负极，上路LLC谐振变换器由隔离变压器T1，开关管V1与V2构成的逆变电路，谐振电容C5、C6和谐振电感L1以及隔离变压器T1的励磁电感Lm1构成的谐振电路所组成，为对称半桥LLC谐振变换器；下路LLC谐振变换器由隔离变压器T2，开关管V3与V4构成的逆变电路，谐振电容C7、C8和谐振电感L2以及隔离变压器T2的励磁电感Lm2构成的谐振电路所组成，也为对称半桥LLC谐振变换器；另外V5、V6、V7、V8为钳位二极管分别并联在谐振电容C5、C6、C7与C8两端，上、下两路LLC谐振变换器各自构成谐振回路后，进行串联接入直流高压源的正负极，且串联的公共端与均压电容C1和C2串联的公共端相连，即隔离变压器T1和T2的初级经过各自谐振回路进行串联，隔离变压器T1和T2的次级则分别接全波整流电路后并联输出。上下两路半桥LLC谐振变换器的开关管V1和V2 、V3和V4、谐振电容C5和C6、C7和C8、谐振电感L1和L2、隔离变压器T1和T2的物理参数完全相同。本实施例中，两路LLC谐振变换器的输出交错角为90度，具体为，上路的开关管V1与V2为一组，下路的开关管V3与V4为一组，这上下两组开关管的驱动信号交错90°，其中，V1与V2之间则为带有死区的占空比为50%的互补驱动，开关管V3与V4之间也为带有死区的占空比为50%的互补驱动。如图4所示，交错串联体现为V1的驱动Vags和V3的驱动Vcgs的波形相角相错90，V2的驱动Vbgs和V4的驱动Vdgs波形相角相相错90°；上路LLC谐振变换器的开关管V1的驱动Vags和V2的驱动Vbgs则为带有死区的占空比为50%的互补驱动，同理，下路LLC谐振变换器的开关管V3的驱动Vcgs和V4的驱动Vdgs则为占空比为50%的互补驱动。
如图1所示，两路相互交错输出的LLC谐振变换器的隔离变压器的次级两端，分别接全波整流电路后并联输出，其输出的电流波形如图5所示，从中可以看出交错90°后，输出电流波形脉动系数减小，因此纹波大大减少，而且两路LLC谐振变换器相互交错90°运行，是最佳角度。由于具备这一优点，可以减小输出滤波电容的容量，特别是在低压大电流输出的情况下。如果V1和V3、V2和V4的驱动波形相角不相错90°，即同频同相的驱动，则其输出端的电流波形如图6所示，电流波形脉动系数大，输出电流纹波大。
如图2所示，实施例2的一种LLC谐振DC/DC功率变换器是两路非对称半桥LLC谐振变换器串联且相互交错输出的DC/DC功率变换器。本实施例中，均压电容C1和C2参数相同，串联后接入直流高压源的正负极，上路LLC谐振变换器由隔离变压器T1，开关管V1与V2构成的逆变电路，谐振电容C3、谐振电感L1和隔离变压器T1的励磁电感Lm1构成的谐振电路所组成，为非对称半桥LLC谐振变换器；下路LLC谐振变换器由隔离变压器T2，开关管V3与V4构成的逆变电路，谐振电容C4、谐振电感L2和变压器T2的励磁电感Lm2构成的谐振电路所组成，也为非对称半桥LLC谐振变换器。上、下两路LLC谐振变换器的器件的物理参数均相同，上、下两路LLC谐振变换器构成谐振回路后，进行串联接入直流高压源的正负极，且串联的公共端与均压电容C1和C2串联的公共端相连，即隔离变压器T1和T2的初级经过各自谐振回路进行串联，隔离变压器T1和T2的次级则分别接全桥整流桥后并联输出；上路LLC谐振变换器开关管V1与V2为带有死区的互补导通，同样，下路LLC谐振变换器的开关管V3和V4的为带有死区的互补导通，且上路LLC谐振变换器开关管V1和下路LLC谐振变换器的开关管V3导通相角相错90°，同样，上路LLC谐振变换器开关管V2和下路LLC谐振变换器的开关管V4导通相角相错90°。
如图3所示，实施例3的一种LLC谐振DC/DC功率变换器是两路全桥LLC谐振变换器串联且相互交错输出的DC/DC功率变换器。本实施例中，均压电容C1和C2参数相同，串联后接入直流高压源的正负极，上路LLC谐振变换器由开关管V1、V2、V1a、V2b构成的全桥逆变电路，谐振电容C3、谐振电感L1 和T1的励磁电感Lm1构成的谐振电路，以及隔离变压器T1所组成，为全桥LLC谐振变换器；下路LLC谐振变换器由开关管V3、V4、V3a、V4b构成的全桥逆变电路，谐振电容C4、谐振电感L2和隔离变压器T2的励磁电感Lm2构成的谐振电路，以及隔离变压器T2所组成，也为全桥LLC谐振变换器；上、下两路LLC谐振变换器的器件的物理参数均相同，上、下两路LLC谐振变换器构成谐振回路后，进行串联接入直流高压源的正负极，且串联的公共端与均压电容C1和C2串联的公共端相连，即隔离变压器T1和T2的初级经过各自谐振回路进行串联，隔离变压器T1和T2的次级则分别接全桥整流桥后并联输出；上路LLC谐振变换器开关管V1与V2带有死区的互补导通，V1与V1a同步导通，V2和V2b同步导通，同样，下路LLC谐振变换器的开关管V3和V4的带有死区的互补导通，V3与V3a同步导通，V4和V4b同步导通，上路LLC谐振变换器开关管V1和下路LLC谐振变换器的开关管V3导通相角相错90°，同样，上路LLC谐振变换器开关管V2和下路LLC谐振变换器的开关管V4导通相角相错90°。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围，这里不再用实施例赘述，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (7)
1.一种LLC谐振DC/DC功率变换器，包含直流高压源，两路LLC谐振变换器，两路全波整流电路，其中，所述的LLC谐振变换器包括逆变电路、谐振电路和隔离变压器，其特征在于：所述的两路LLC谐振变换器相互交错输出后，进行串联接入直流高压源的正负极，两路全波整流电路的输入端分别接入两路LLC谐振变换器的隔离变压器的次级两端，两路全波整流电路的输出端并联。
2.根据权利要求1所述的一种LLC谐振DC/DC功率变换器，其特征在于所述的两路相互交错输出的LLC谐振变换器的输出交错角为90度。
3.根据权利要求1所述的一种LLC谐振DC/DC功率变换器，其特征在于所述的两路LLC谐振变换器的逆变电路是全桥电路或半桥电路。
4.根据权利要求1所述的一种LLC谐振DC/DC功率变换器，其特征在于：均压电容C1和C2串联后接入所述的直流高压源的正负极，均压电容C1和C2串联的公共端与所述的两路相互交错输出的LLC谐振变换器串联的公共端相连。
5.根据权利要求4所述的一种LLC谐振DC/DC功率变换器，其特征在于所述的均压电容C1或C2是多个串并联方式连接的电容。
6.根据权利要求1所述的一种LLC谐振DC/DC功率变换器，其特征在于所述的LLC谐振变换器中的谐振电路包括谐振电感、谐振电容、变压器的励磁电感。
7.根据权利要求1所述的一种LLC谐振DC/DC功率变换器，其特征在于：所述的两路全波整流电路为全桥整流或中心抽头的全波整流电路。
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