CN216016726U - 一种高功率密度llc变换器拓扑电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高功率密度LLC变换器拓扑电路，涉及变换器技术领域，包含三相整流电路、Buck PFC电路和半桥LLC谐振电路；包含第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6；第一NMOS晶体管Q1、电感L、第七二极管D7、第八二极管D8、第二电容C4、第二NMOS晶体管Q2、第三NMOS晶体管Q3、第九二极管D9、第十二极管D10、电感Lr、第五电容C5、第6电容C6、电容Cr、电感Lm、变压器T、二极管DR1、二极管DR2、电感Lo、电容Co、电阻R。其采用Buck‑LLC两级结构电路拓扑，固定LLC变换器开关频率以提升电源效率，控制Buck电路占空比以调节输出。
Description
技术领域
本实用新型涉及LLC变换器拓扑电路技术领域，尤其涉及一种高功率密度LLC变换器拓扑电路。
背景技术
随着随着开关电源技术朝着高频化方向发展，电源的开关频率逐步增大，从而使变压器、电感等磁性元件的体积减小，提高电源的功率密度。但是，对于传统硬开关电路来说，由于开关管工作于硬开关状态，开关频率提高就意味着大大地增加了开关损耗，从而降低了效率。LLLC谐振变换器作为热门的软开关电路之一，综合了串联谐振变换器SRC和并联谐振变换器 PRC，具有效率高、器件应力小等优点。LLC变换器实现了桥臂开关管的ZVS、副边整流管ZCS，从而大大减小了开关损耗与电磁干扰!提升了电源功率密度，利于电源高频发展。但其为实现宽范围输出电压，一般采取调节开关频率的控制方式!而开关频率变化范围过大不利于磁性元件的设计，同时也容易导致输出不稳定。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供一种高功率密度LLC变换器拓扑电路，其采用Buck-LLC两级结构电路拓扑，固定LLC变换器开关频率以提升电源效率，控制Buck电路占空比以调节输出。
本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种高功率密度LLC变换器拓扑电路，包含三相整流电路、Buck PFC电路和半桥LLC谐振电路；
三相整流电路包含三相交流电源VA端、三相交流电源VB端、三相交流电源VC端、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6；
Buck PFC电路包含第一NMOS晶体管Q1、电感L、第七二极管D7、第八二极管D8、第二电容C4，
半桥LLC谐振电路包含第二NMOS晶体管Q2、第三NMOS晶体管Q3、第九二极管D9、第十二极管D10、电感Lr、第五电容C5、第6电容C6、电容Cr、电感Lm、变压器T、二极管DR1、二极管DR2、电感Lo、电容Co、电阻R；
其中，三相交流电源VA端分别连接第一电容C1的一端、第二电容C2的一端、第一二极管D1的阳极、第四二极管D4的阴极，三相交流电源VB端分别连接第一电容C1的另一端、第三电容C3的一端、第二二极管D2的阳极、第五二极管D5的阴极，三相交流电源VC端分别连接第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端、第三二极管D3的阳极、第六二极管D6的阴极，第一二极管D1的阴极分别连接第二二极管D2的阴极、第三二极管D3的阴极、第七二极管D7的阴极和第一NMOS晶体管Q1的D极，第四二极管D4的阳极分别连接第五二极管D5的阳极、第六二极管D6的阳极、第八二极管D8的阳极、第二电容C4的一端、第三NMOS晶体管Q3的S极、电感Lm的一端、变压器T的接口1，第七二极管D7的阳极分别连接第一NMOS晶体管Q1的S极、第八二极管D8的阴极、电感L的一端，电感L的另一端分别连接第四电容C4的另一端、第二NMOS晶体管Q2的D极、第九二极管D9的阴极和第五电容C5的一端，第五电容C5的另一端分别连接第九二极管D9的阳极、第二NMOS晶体管Q2的S极、电感Lr的一端、第三NMOS晶体管Q3的D极、第十二极管的阴极、第六电容C6的一端，第六电容C6的另一端分别连接第十二极管D10的阳极和第三NMOS晶体管Q3的S极，电感Lr的另一端分别连接电感Lm的另一端、变压器T的接口2，变压器的T的接口3连接二极管DR1的阳极，二极管DR1的阴极分别连接二极管DR2的阴极和电感Lo的一端，电感Lo的另一端分别连接电容Co的一端和电阻R的一端，电阻R的另一端分别连接电容Co的另一端和变压器T的接口4，二极管DR2的阳极连接变压器T的接口5。
作为本本实用新型一种高功率密度LLC变换器拓扑电路的进一步优选方案，所述电感Lr
为谐振电感。
作为本本实用新型一种高功率密度LLC变换器拓扑电路的进一步优选方案，所述电容Cr为谐振电容。
本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本实用新型一种高功率密度LLC变换器拓扑电路，其采用Buck-LLC两级结构电路拓扑，固定LLC变换器开关频率以提升电源效率，控制Buck电路占空比以调节输出；
2、本实用新型由整流-Buck-LLC三部分构成，经过对LLC变换器工作原理和参数等分析，将LLC开关频率固定在谐振点，此时电路效率最高，同时采用了磁集成技术利用变压器漏感
来实现串联谐振电感!以提高功率密度和效率。
附图说明
图1是本实用新型高功率密度LLC变换器拓扑电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
一种高功率密度LLC变换器拓扑电路，如图1所示，包含三相整流电路、Buck PFC电路和半桥LLC谐振电路；
三相整流电路包含三相交流电源VA端、三相交流电源VB端、三相交流电源VC端、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6；
Buck PFC电路包含第一NMOS晶体管Q1、电感L、第七二极管D7、第八二极管D8、第二电容C4，
半桥LLC谐振电路包含第二NMOS晶体管Q2、第三NMOS晶体管Q3、第九二极管D9、第十二极管D10、电感Lr、第五电容C5、第6电容C6、电容Cr、电感Lm、变压器T、二极管DR1、二极管DR2、电感Lo、电容Co、电阻R；
其中，三相交流电源VA端分别连接第一电容C1的一端、第二电容C2的一端、第一二极管D1的阳极、第四二极管D4的阴极，三相交流电源VB端分别连接第一电容C1的另一端、第三电容C3的一端、第二二极管D2的阳极、第五二极管D5的阴极，三相交流电源VC端分别连接第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端、第三二极管D3的阳极、第六二极管D6的阴极，第一二极管D1的阴极分别连接第二二极管D2的阴极、第三二极管D3的阴极、第七二极管D7的阴极和第一NMOS晶体管Q1的D极，第四二极管D4的阳极分别连接第五二极管D5的阳极、第六二极管D6的阳极、第八二极管D8的阳极、第二电容C4的一端、第三NMOS晶体管Q3的S极、电感Lm的一端、变压器T的接口1，第七二极管D7的阳极分别连接第一NMOS晶体管Q1的S极、第八二极管D8的阴极、电感L的一端，电感L的另一端分别连接第四电容C4的另一端、第二NMOS晶体管Q2的D极、第九二极管D9的阴极和第五电容C5的一端，第五电容C5的另一端分别连接第九二极管D9的阳极、第二NMOS晶体管Q2的S极、电感Lr的一端、第三NMOS晶体管Q3的D极、第十二极管的阴极、第六电容C6的一端，第六电容C6的另一端分别连接第十二极管D10的阳极和第三NMOS晶体管Q3的S极，电感Lr的另一端分别连接电感Lm的另一端、变压器T的接口2，变压器的T的接口3连接二极管DR1的阳极，二极管DR1的阴极分别连接二极管DR2的阴极和电感Lo的一端，电感Lo的另一端分别连接电容Co的一端和电阻R的一端，电阻R的另一端分别连接电容Co的另一端和变压器T的接口4，二极管DR2的阳极连接变压器T的接口5。
本实用新型一种高功率密度LLC变换器拓扑电路，其采用Buck-LLC两级结构电路拓扑，固定LLC变换器开关频率以提升电源效率，控制Buck电路占空比以调节输出；
地面或载机提供115V/400HZ三相交流电源通过对外插头接入。接口处设计入EMI滤波，以满足电磁兼容需求。三相交流电源经三相整流及PFC电路后，作为DC/DC变换器的输入，DC/DC采用高效率的半桥LLC软开关拓扑，输出加入适当的LC滤波，满足纹波要求。针对输入电源中断的设计要求，在辅助电源的输出端加入储能电容，确保在输入恢复情况下控制电路在50ms内仍处于工作状态。
电源变换器的输入和输出为磁隔离模式，其上级产品为地面或载机提供的115V/400HZ三相交流电源，下级为用电单位。二次电源单机产品在两者之间起到能量转换与隔离的作用，在满足下级产品用电需求的同时必须保证一次母线的安全。
LLC谐振变换器的电路拓扑，谐振电感Lr、谐振电容Cr、以及电感Lm组成了谐振网络，谐振网络是变换器的核心部分。
LLC变换器有两个特征频率。对谐振原件电感Lm、电感Lr和电容Cr参数进行合理的设计，可以实现对原边开关管的零电压开通以及副边整流管零电流关断，大大降低开关损耗，提高变换器的工作效率，本实用新型由整流-Buck-LLC三部分构成，经过对LLC变换器工作原理和参数等分析，将LLC开关频率固定在谐振点，此时电路效率最高，同时采用了磁集成技术利用变压器漏感来实现串联谐振电感!以提高功率密度和效率。
以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。
Claims (3)
1.一种高功率密度LLC变换器拓扑电路，其特征在于：包含三相整流电路、Buck PFC电路和半桥LLC谐振电路；
三相整流电路包含三相交流电源VA端、三相交流电源VB端、三相交流电源VC端、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6；
Buck PFC电路包含第一NMOS晶体管Q1、电感L、第七二极管D7、第八二极管D8、第二电容C4，
半桥LLC谐振电路包含第二NMOS晶体管Q2、第三NMOS晶体管Q3、第九二极管D9、第十二极管D10、电感Lr、第五电容C5、第6电容C6、电容Cr、电感Lm、变压器T、二极管DR1、二极管DR2、电感Lo、电容Co、电阻R；
其中，三相交流电源VA端分别连接第一电容C1的一端、第二电容C2的一端、第一二极管D1的阳极、第四二极管D4的阴极，三相交流电源VB端分别连接第一电容C1的另一端、第三电容C3的一端、第二二极管D2的阳极、第五二极管D5的阴极，三相交流电源VC端分别连接第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端、第三二极管D3的阳极、第六二极管D6的阴极，第一二极管D1的阴极分别连接第二二极管D2的阴极、第三二极管D3的阴极、第七二极管D7的阴极和第一NMOS晶体管Q1的D极，第四二极管D4的阳极分别连接第五二极管D5的阳极、第六二极管D6的阳极、第八二极管D8的阳极、第二电容C4的一端、第三NMOS晶体管Q3的S极、电感Lm的一端、变压器T的接口1，第七二极管D7的阳极分别连接第一NMOS晶体管Q1的S极、第八二极管D8的阴极、电感L的一端，电感L的另一端分别连接第四电容C4的另一端、第二NMOS晶体管Q2的D极、第九二极管D9的阴极和第五电容C5的一端，第五电容C5的另一端分别连接第九二极管D9的阳极、第二NMOS晶体管Q2的S极、电感Lr的一端、第三NMOS晶体管Q3的D极、第十二极管的阴极、第六电容C6的一端，第六电容C6的另一端分别连接第十二极管D10的阳极和第三NMOS晶体管Q3的S极，电感Lr的另一端分别连接电感Lm的另一端、变压器T的接口2，变压器的T的接口3连接二极管DR1的阳极，二极管DR1的阴极分别连接二极管DR2的阴极和电感Lo的一端，电感Lo的另一端分别连接电容Co的一端和电阻R的一端，电阻R的另一端分别连接电容Co的另一端和变压器T的接口4，二极管DR2的阳极连接变压器T的接口5。
2.根据权利要求1所述的一种高功率密度LLC变换器拓扑电路，其特征在于：所述电感Lr为谐振电感。
3.根据权利要求1所述的一种高功率密度LLC变换器拓扑电路，其特征在于：所述电容Cr为谐振电容。
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| CN202122633491.1U CN216016726U (zh) | 2021-10-31 | 2021-10-31 | 一种高功率密度llc变换器拓扑电路 |
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| CN216016726U true CN216016726U (zh) | 2022-03-11 |
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