[发明专利]LLC谐振型推挽正激变换拓扑

说明书

技术领域

本发明涉及一种LLC谐振型推挽正激变换拓扑。属于DC/DC变换的拓扑发明，主要技术领域为开关电源、低压大电流输入等领域。 

背景技术

在现代生产生活中，随着电力电子技术的发展，DC/DC变换器被广泛地应用于各种电力电子系统供电设备，以满足用电负载对供电质量的各类要求。现今，开关电源变换器的发展发现高功率密度、高效率、低成本、小体积，低EMI。 

现有技术中，开关电源拓扑有很多。如正激、反激、半桥、全桥、推挽等。附图1为现有的推挽正激电路。变压器副边Ns的同名端直接连接到D1的阳极、D3的阴极一端；另一端连接到D2的阳极一端、D4的阴极一端。D1的阳极一端、D2的阳极一端连接并与滤波电感L1的一端串联，滤波电感另一端连接到输出滤波电容C3的正端作为输出的正。D3的阳极一端、D4的阳极一端连接到输出滤波C3的负端作为输出的负。这样的拓扑结构不能实现主功率开关管S1、S2的软开关。图1中Ds1、Ds2分别为功率开关管S1、S2的体寄生二极管。由于二极管的反向恢复及其工作在高频状态下，整流二极管上会有比较大的电压尖峰。实际应用中需要添加针对二极管关断尖峰的吸收电路，如RC或CDD等。 

本发明在副边添加谐振电感Lr、谐振电容Cr。通过设计合适的Lr、Cr即可实现二极管和主功率管的软开关，并且不需要滤波电感L1。可有效的抑制二极管上的电压尖峰，减少了损耗和EMI噪音，可获得比较高的效率。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种LLC谐振型推挽正激变换拓扑，具有可以抑制和消除传统推挽正激电路中副边整流二极管上的尖峰电压、去掉副边整流电路的滤波电感、实现主功率开关管的软开关等优点。 

本发明是通过以下技术方案实现的：提出一种LLC谐振型推挽正激变换拓扑，借助在推挽正激电路中变压器副边串联谐振电感、谐振电容来抑制和消除副边整流二极管尖峰电压，实现功率开关管软开关，高效率实现直流到直流的电能转换。 

本发明所述的LLC谐振型推挽正激变换拓扑采用电路实现的，包括电压源Vin，主功率开关管S1和S2，输入滤波电容Cin，包含Np1、Np2、Ns3个绕组的变压器，谐振电感Lr，谐振电容Cr，整流二极管D1、D2、D3、D4，输出滤波电容C3、负载电阻RL。电路的连接关系为：电压源Vin与输入滤波电容Cin 并联，电压源的正端与Cin的正端连接，电压源负端与Cin的负端连接。Np1的同名端连接箝位电容C的一端与功率管S1的漏极；Np1的异名端连接输入电容Cin正端、功率管S2的漏极。功率管S2的源极连接Np2的同名端、箝位电容C的另一端。Np2的异名端连接S1的源极、输入电容Cin的负端。副边Ns的同名端连接谐振电感Lr的一端，Lr的另一端连接谐振电容Cr的一端，谐振电感Lr与谐振电容Cr串联。谐振电容Cr的另一端连接D1的阳极一端、D3的阴极一端；Ns的异名端连接D2的阳极一端、D4的阴极一端。D1的阴极一端、D2的阴极一端连接输出滤波电容C的正端；输出电容C的负端连接D3的阴极一端、D4的阳极一端。D1、D2、D3、D4构成整流桥结构。输出滤波电容C与负载电阻RL并联。输出滤波电容C的正端作为输出电压的正端，输出滤波电容C的负端作为输出电压的负端。 

附图说明

附图1是推挽正激拓扑结构图 

附图2是本发明拓扑结构图 

附图3是本发明拓扑模态时序图。图中Vgs1为功率管S1的驱动信号波形，Vgs2为功率管S2的驱动信号波形，Vds1为功率管S1的漏源极电压波形，Vds2为功率管S2的漏源极电压波形，iLr为谐振电感Lr电流，VD1为整流管D1两边电压波形，iD1为流过D1的电流波形；VD2为整流管D2两边电压波形，iD2为流过D2的电流波形。 

具体实施方式