[发明专利]一种能量回馈的LLC谐振变换器轻载电压调制系统及调制策略

权利要求书

1.一种能量回馈的LLC谐振变换器轻载电压调制系统，其特征在于，包括电源、半桥变换电路、谐振网络电路、高频变压器、倍流整流电路和输出负载；其中：

半桥变换电路包括串联连接的第一功率管(Q1)和第二功率管(Q2)；半桥变换电路的第一功率管(Q1)的漏级与电源正极相连，第二功率管(Q2)的源级与电源负极相连；谐振网络电路包括谐振电容(Cr)、谐振电感(Lr)和高频变压器(Tr)，谐振电容(Cr)一端与半桥变换电路的中点相连，另一端与谐振电感(Lr)串联连接后与高频变压器(Tr)一次侧绕组相连，高频变压器(Tr)一次侧绕组的另一端与电源负极相连；倍流整流电路中设置有第一同步整流管(Q3)和第二同步整流管(Q4)；高频变压器(Tr)的二次侧采用带中心抽头结构，其中心抽头与输出负载端的负极相连，二次侧两端分别与第一同步整流管(Q3)和第二同步整流管(Q4)的源级相连；第一同步整流管(Q3)和第二同步整流管(Q4)的漏极并联连接并与输出电容(C_o)和输出负载的正极相连；

该系统采用如下能量回馈的LLC谐振变换器轻载电压调制策略，该策略中通过调节LLC谐振变换器轻载电压调制系统的高频变压器二次侧同步整流管的导通角使其超前于一次侧功率管，使输出功率从负载侧传递到电源侧，从而调节输出电压；LLC谐振变换器轻载电压调制系统电路模态分6个阶段：

S1阶段：时刻为t0-t1；

当t0时刻时，第二功率管(Q2)关断，第二功率管(Q2)两端的输出电容被谐振电流充电，第一功率管(Q1)两端的输出电容被放电，导致桥臂中点电压不断的升高；由于谐振和励磁电感电流的幅值不相等，因此高频变压器(Tr)二次侧流过电流；由于第一同步整流管(Q3)的脉冲信号在此阶段之前到来，因此第一功率管(Q1)流过电流，在此之前第二功率管(Q2)的体二极管导通，由于电流未减小为0，因此继续导通；此时第一同步整流管(Q3)和第二同步整流管(Q4)同时导通，因此高频变压器两端电压为0；此阶段输出电容(C_o)向电源侧放电；

S2阶段：时刻为t1-t2；

当t1时刻时，第一功率管(Q1)和第二功率管(Q2)两端的输出电容完成充放电，因此第一功率管(Q1)的体二极管通过谐振网络的电流；谐振网络电路和倍流整流电路的状态与S1阶段相同；第一同步整流管(Q3)通过的电流继续不断的增加，第二同步整流管(Q4)的体二极管通过的电流不断的减小；

S3阶段：时刻为t2-t3；

当t2时刻时，流过第二同步整流管(Q4)的体二极管的电流减小为0，输出侧只有第一同步整流管(Q3)导通，输出电容(C_o)向电源侧放电回馈能量，半桥变换电路和谐振网络电路的状态与S2阶段相同；高频变压器(Tr)两端电压保持在正的输出电压，因此励磁和谐振电感电流的幅值由负值逐渐减小为0；

S4阶段：时刻为t3-t4；

当t3时刻时，谐振和励磁电感电流相等而且幅值为0，此后其值向正值增加，且励磁电感幅值大于谐振电感；第一功率管(Q1)的体二极管关断，原边电流流过第一功率管(Q1)本身；二次侧电流流出变压器同名端通过第一同步整流管(Q3)的体二极管向输出电容(C_o)充电，导致输出电压升高；

S5阶段：时刻为t4-t5；

当t4时刻时，第一同步整流管(Q3)关断，导致同步整流状态消失，但不影响半桥变换电路和谐振网络电路的运行状态；

S6阶段：时刻为t5-t6；

当t5时刻时，第二同步整流管(Q4)的脉冲信号到来使其导通，则有一部分电流流过，但数值小于流过第一同步整流管(Q3)的体二极管的电流，因此另一部分电流流向负载；直至第一同步整流管(Q3)和第二同步整流管(Q4)换流完成，半个开关周期结束，进入下一状态。

2.根据权利要求1所述的能量回馈的LLC谐振变换器轻载电压调制系统，其特征在于，谐振网络电路中还设置有高频变压器励磁电感(Lm)，谐振电感(Lr)、谐振电容(Cr)和高频变压器励磁电感(Lm)依次连接。