[发明专利]一种宽增益的LLC谐振变换器

说明书

本申请提供一种宽增益的LLC谐振变换器，LLC谐振变换器主要包括：桥臂开关管Q₁至Q₈、模式切换开关管Q₉、谐振网络、变压器以及整流滤波电路。所述申请作为一种高效率直流变换器，有效的解决了当前LLC谐振变换器增益范围窄，在输入电压较高时难以实现MOSFET零电压开关的问题，对于不同的输入电压或者负载，通过控制模式切换开关，使变换器分别在两相全桥模态、两相半桥模态、单相全桥模态、单相半桥模态四种工作模态之间切换。针对所提出的申请，提出了相应的控制策略，减轻了变换器模态切换过程中的输出电压抖动问题，同时扩大了变换器的电压增益范围，提高了变换器的工作效率。

技术领域

本发明涉及一种宽增益的LLC谐振变换器，属于电力电子变换器技术领域，尤其属于隔离型直流-直流电能变换技术领域。

背景技术

近年来，直流变换器被广泛应用于生活中的各个领域，特别是在直流微电网、电能路由器和直流配电网、以及电动汽车充电等方面备受关注，在电力电子研究中占据的地位也愈加重要。

LLC谐振变换器因其拓扑优势，不仅可以实现零电压开关、零电流开关，还容易将谐振储能元件集成到变压器中，使其具有很高的功率密度和变换效率，然而近年来，随着应用场合增多，对变换器带载能力有了更高的要求，所以在轻载和空载工况下的研究也尤为重要。传统的LLC谐振变换器在额定工作条件下一般选择工作在谐振频率附近，然而当输入电压升高或者运行在轻载工况时会出现工作频率过高，效率下降，甚至输出电压不可控的问题。

为了解决在输入电压升高或者轻载工况下电压不可控的问题，有学者提出了在轻载工况时将LLC谐振变换器由调频调压转换为PWM调压，通过改变开关管的占空比解决在轻载工况下变换器工作不稳定的问题，这种方法虽然改变了输入谐振腔的能量，但是占空比过小时在谐振腔内会出现电流断流的情况，无法为即将导通的开关管的体二极管提供续流通路，从而丧失了ZVS，效率无法得到提高。

发明内容

本发明提供了一种宽增益的LLC谐振变换器，以解决现有技术难以适应过宽的输入电压以及轻载失控的问题。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

所述一种宽增益的LLC谐振变换器包括四组桥臂开关Q₁至Q₈，和一个模态切换开关Q₉，所述模态切换开关Q₉的漏极与B、C桥臂的下桥臂开关管Q₄、Q₆的源极相连，所述模态切换开关Q₉的源极与电源负极相连；A、B桥臂的中点连接第一谐振腔(L_r1，C_r1，T₁)，C、D桥臂的中点连接第二谐振腔(L_r2，C_r2，T₂)；所述开关管的栅极均与控制器相连。

所述四组桥臂开关管和模态切换开关管均为MOSFET。

所述宽增益的LLC谐振变换器副边整流滤波电路为两个桥式全波整流电路或者两个中心抽头式全波整流电路。

所述开关管由所述控制器按照以下控制策略工作：

所述一种宽增益的LLC谐振变换器在输入电压处于正常范围或者变换器工作在额定负载工况下时，所述控制器输出两组触发脉冲分别控制Q₁、Q₂、Q₃、Q₄和Q₅、Q₆、Q₇、Q₈，控制模态切换开关Q₉处于常通状态，所述LLC谐振变换器工作在两相全桥模态。