[发明专利]一种实现宽增益FB-HB LLC谐振变换器电路结构和控制方法

说明书

本发明公开了一种实现宽增益FB‑HB LLC谐振变换器电路结构和控制方法，整个谐振变换器拓扑结构分为三部分，第一部分是开关网络模块，第二部分是谐振网络模块，第三部分是整流滤波网络模块。本发明在不关断谐振变换器供电端的情况下，通过数字控制模块来控制功率开关管占空比实现动态的变换；而且为了实现更宽的输出电压范围，在副边增加绕组的方法，通过控制谐振变换器副边的功率开关管得到合适的输出电压。

技术领域

本发明涉及全桥/半桥LLC谐振变换器技术领域，具体涉及一种基于HB(半桥)、FB(全桥)LLC(电感L,电容C)谐振变换器电路结构和方法，实现输出电压范围更宽的描述。

背景技术

在很多应用中，谐振变换器要求工作在宽输出状态下。例如，现在的电动汽车充电设备和户外照明设备所用到的谐振变换器输出电压要求范围为24V-144V。为了给功率应用设备提供宽范围的稳定输出电压，传统的半桥/全桥LLC谐振变换器通过改变功率开关管的工作频率，即改变谐振变换器的增益来控制输出电压的范围。这种方式控制方法易于实施，拓扑结构简单，但是随着输出电压范围的扩大，为了得到合适的输出电压值，功率开关管开关频率也会相应的增加或减小，使功率开关管频率工作点远离谐振频率点，从而会增加谐振变换器的变压器磁芯和功率开关管的传导损耗，使整个电路工作效率不佳。为了提高谐振变换器的工作效率，减小电路损耗，提出了FB(全桥)-HB(半桥)LLC谐振变换器电路方案。

FB-HB LLC谐振变换器通常还存在一个固有问题，即拓扑变换过程是突然发生的。对于FB-HB LLC谐振变换器输出电压范围的控制，拓扑转换是通过切断电源，简单地停止然后软启动电路来实现，从而得到想要的输出电压值。在FB-HB LLC谐振变换器电路变换期间，输出电压会产生严重的电压尖峰。这样会增加功率开关管和电路元器件的电压应力，产生额外的导通损耗，谐振变换器整体效率没有得到明显的改善。通过增加输出滤波电容，输出电压瞬变现象会减小，但是会增加不必要的成本和谐振变换器体积。总的来说，不能满足输出电压在全时段内实现连续变化。

现有技术对于谐振变换器增加输出电压范围大多采用改变功率开关管开关频率和改变功率开关管占空比的方式实现。但是更宽的输出电压范围要求更宽的开关频率范围。通常，宽范围的开关频率是不可取的，因为它对谐振变换器的性能有不利影响，使得谐振变换器整体工作不稳定。谐振变换器如果维护不当还会影响其寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现宽增益FB-HB混合控制LLC谐振变换器电路结构和方法，在于不切断电源的情况下，通过数字控制模块来控制开关管的占空比实现动态的变换；而且为了实现更宽的输出电压范围，在副边增加绕组的方法，通过控制串联在绕组上的开关管得到合适的输出电压。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种实现宽增益FB-HB LLC谐振变换器的电路结构，包括依次连接的开关网络、谐振网络和整流滤波网络，其中：