[发明专利]一种LLC谐振变换器的宽增益控制方法及其谐振变换器

权利要求书

1.一种LLC谐振变换器的宽增益控制方法，其特征在于：通过将输入电压范围分为低、中、高三个电压段，分别对应三种控制模态，

在输入电压范围的低压段，采用全桥LLC PFM控制模态，通过改变开关频率来改变输出电压增益；

在输入电压范围的中压段，采用全桥LLC PWM移相控制模态，在整个中压段范围内，开关频率fsw等于谐振频率fr0，通过改变移相角θ来改变输出电压增益；

在输入电压范围的高压段，采用全桥LLC变占空比控制模态，在整个高压段范围内，开关频率fsw等于谐振频率fr0，通过改变原边第一开关管(S1)的占空比来改变输出电压增益；

LLC谐振变换器中原边第一至第六开关管(S1～S6)的开关频率相等且固定，原边第一开关管(S1)和原边第五开关管(S5)互补导通，原边第二开关管(S2)和原边第六开关管(S6)互补导通，原边第一开关管(S1)和原边第四开关管(S4)同时导通、同时关断，原边第二开关管(S2)和原边第三开关管(S3)同时导通、同时关断，原边第一开关管(S1)的占空比与原边第二开关管(S2)的占空比相等，均不大于0.5且两者相位差180°，原边第五开关管(S5)的占空比与原边第六开关管(S6)的占空比相等，均不小于0.5且两者相位差180°，通过调节原边第一开关管(S1)的占空比大小来实现输出电压的控制，原边第一开关管(S1)的占空比越大，输出电压增益越大。

2.根据权利要求1所述的一种LLC谐振变换器的宽增益控制方法，其特征在于：所述全桥LLC PFM控制模态与全桥LLC PWM移相控制模态之间的电压切换点设置应满足：全桥LLCPFM控制模态的最大开关频率fmax接近谐振频率fr0；全桥LLC PWM移相控制模态的最小移相角θmin接近0，即实现低压段Vin_low与中压段Vin_mid的模态间平滑切换。

3.根据权利要求1所述的一种LLC谐振变换器的宽增益控制方法，其特征在于：所述全桥LLC PWM移相控制模态与全桥LLC变占空比(D)控制模态之间的电压切换点设置应满足：全桥LLC PWM移相控制模态能全中压段实现零电压开通，全桥LLC变占空比控制模态在切换点的占空比大于25％。

4.一种LLC谐振变换器，包括输入源(Vin)、原边LLC谐振电路(10)、变压器(T)和副边整流滤波输出电路(20)，其特征在于：所述原边LLC谐振电路(10)由原边第一开关管(S1)、原边第二开关管(S2)、原边第三开关管(S3)、原边第四开关管(S4)、原边第五开关管(S5)、原边第六开关管(S6)、谐振电容(Cr)、谐振电感(Lr)、和激磁电感(Lm)组成；

所述原边LLC谐振电路(10)的原边第一开关管(S1)的漏极连于原边第二开关管(S2)的漏极和输入源(Vin)的正端，原边第一开关管(S1)的源极连于原边第三开关管(S3)的漏极和谐振电容(Cr)的一端，谐振电容(Cr)的另一端连于谐振电感(Lr)的一端和原边第五开关管(S5)的漏极，谐振电感(Lr)的另一端连于激磁电感(Lm)的一端和变压器(T)原边绕组(Np)的同名端，变压器(T)的非同名端连于激磁电感(Lm)的另一端、原边第二开关管(S2)的源极、原边第四开关管(S4)的漏极、原边第六开关管(S6)的漏极，原边第四开关管(S4)的源极连于原边第三开关管(S3)的源极和输入源(Vin)的负极，原边第六开关管(S6)的源极连于原边第五开关管(S5)的源极；

在输入电压范围的低压段，采用全桥LLC PFM控制模态，通过改变开关频率来改变输出电压增益；

在输入电压范围的中压段，采用全桥LLC PWM移相控制模态，在整个中压段范围内，开关频率fsw等于谐振频率fr0，通过改变移相角θ来改变输出电压增益；

在输入电压范围的高压段，采用全桥LLC变占空比(D)控制模态，在整个高压段范围内，开关频率fsw等于谐振频率fr0，通过改变原边第一开关管(S1)的占空比(D)来改变输出电压增益。