[发明专利]一种交错倍压宽输出LLC谐振变换器及其控制方法

说明书

本发明涉及一种宽电压输出范围LLC变换器的电路及其控制方法。包括逆变网络：用于将直流输入电压逆变为方波电压；谐振网络：用于电路的串联谐振，使得电路中的感抗与容抗有相互抵消的作用，此时串联电路中的电抗为0，电流和电压同相位；高频变压器组：用于电气隔离和电压调节；整流网络：用于将变压器副边侧输出的交流电转换为直流电，根据控制方式的不同，自动调整全桥整流和倍压整流在一个周期内的工作占比，使低输出电压平滑切换至高输出电压。本发明实现了LLC变流器宽输出电压调节的能力，采用定频PWM控制，无需考虑宽开关频率所带来的的低效率、低功率密度等问题。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种宽电压输出范围LLC变换器的电路及其控制方法。

背景技术

随着电力电子技术的飞速发展，对于开关电源的要求越来越高。在某些特殊DC-DC变换领域，如可再生能源系统、LED驱动器、电动汽车等，需要较宽电压调节范围和电气隔离，LLC谐振变换器以其优良的软开关性能、高开关频率和高功率密度等优点，在上述宽输出电压领域有着广泛的应用。脉冲频率调制是LLC变换器最常用的控制方法，然而，在需要宽输出电压的应用中，开关频率必须工作在宽范围内来满足宽电压输出范围，而LLC变换器在低开关频率时变压器体积和重量显著增大，非常不利于LLC变换器的小型化设计，阻碍了开关电源往高功率密度方向上的发展。且宽开关频率下变换器软开关性能缺失，开关损耗和导通损耗很大，能源转换效率很低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种交错倍压LLC谐振变换器电路及其控制方法。

一种交错倍压宽输出LLC谐振变换器，其特征在于，

逆变网络：用于将直流输入电压逆变为方波电压。

谐振网络：用于电路的串联谐振，使得电路中的感抗与容抗有相互抵消的作用，此时串联电路中的电抗为0，电流和电压同相位。

高频变压器组：用于电气隔离和电压调节。

整流网络：用于将变压器副边侧输出的交流电转换为直流电，根据控制方式的不同，自动调整全桥整流和倍压整流在一个周期内的工作占比，使低输出电压平滑切换至高输出电压。

在上述的一种交错倍压宽输出LLC谐振变换器，逆变网络包括直流输入电源U_in、第一开关管S₁、第二开关管S₂、第三开关管S₃、第四开关管S₄；所述第一开关管S₁和第二开关管S₂首尾串联，第一开关管S₁的漏极连接所述直流输入电源U_in的正极，第二开关管S₂的漏极连接第一开关管S₁的源极，第二开关管S₂的源极连接所述直流输入电源U_in的负极。所述第三开关管S₃和第四开关管S₄首尾串联，第三开关管S₃的漏极连接所述直流输入电源U_in的正极，第四开关管S₄的漏极连接第三开关管S₃的源极，第四开关管S₄的源极连接所述直流输入电源U_in的负极。