Llc諧振變換器的振蕩消除電路和llc諧振變換器電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種LLC諧振變換器的振蕩消除電路，包括三極管S1、三極管S2、電阻R1和電阻R2；所述振蕩消除電路連接于LLC諧振變換器的主變壓器T1的副邊，或者連接于LLC諧振變換器的主變壓器T1的原邊。通過在LLC諧振變換器電路中加入振蕩消除電路，以消除電路中的高頻振蕩；該振蕩消除電路是通過在LC振蕩期間，在現(xiàn)有的LLC諧振變換器電路中加入電阻R1、R2，使其變成LCR電路，通過設(shè)計(jì)合理的電阻值，可以將該振蕩變成過阻尼，從而消除高頻振蕩，提高電路的穩(wěn)定性，減小變壓器的磁芯損耗。
【專利說明】
LLC諧振變換器的振蕩消除電路和LLC諧振變換器電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種LLC諧振變換器的振蕩消除 電路和LLC諧振變換器電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，開關(guān)電源技術(shù)更趨于往高頻化、高效率、高功率密 度以及低噪聲等方向發(fā)展。目前比較成熟的開關(guān)電源技術(shù)是軟開關(guān)技術(shù)，如移相全橋，但是 它很難做到真正理想狀態(tài)的軟開關(guān)(包含主開關(guān)管和次級(jí)整流二極管），而且，隨著開關(guān)頻 率的升高，其損耗也不斷增加。因此，尋求一種更加高效、高開關(guān)頻率以及高功率密度的拓 撲成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。
[0003] LLC諧振變換器(如圖1所示)作為拓?fù)渲行阅茌^為突出的一種，具備以下優(yōu)點(diǎn)：當(dāng) 初級(jí)M0SFET零電壓開關(guān)(ZVS)開通時(shí)，次級(jí)整流二極管零電流開關(guān)(ZCS)關(guān)斷；電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，轉(zhuǎn)換效率高;初、次級(jí)的電壓應(yīng)力較低;容易實(shí)現(xiàn)高頻化，故容易實(shí)現(xiàn)高功率密度，并且 當(dāng)LLC諧振變換器的工作頻率在所設(shè)定的諧振頻率時(shí)，初、次級(jí)電流都接近正弦，高次諧波 小，有利于EMI設(shè)計(jì)。
[0004] 但是，當(dāng)LLC諧振變換器的工作頻率(fl)低于諧振頻率(fr)時(shí)，在諧振電流不等 于激磁電流iLm時(shí)，LLC諧振變換器向負(fù)載輸出能量，激磁電感被加上恒定的輸出電壓±nVo， 此時(shí)，寄生電容對(duì)LLC諧振變換器電路沒有影響；但是在諧振電流k r等于激磁電流時(shí)， LLC諧振變換器不足以提供輸出負(fù)載的能量，主變壓器輸出整流二極管同時(shí)導(dǎo)通，主變壓器 副邊的電壓I Vp I〈nVo,不是恒定值，此時(shí)主變壓器的寄生電容的影響板應(yīng)出來，激磁電感 Lm和寄生電容Cpara產(chǎn)生一個(gè)LC正弦振蕩。
[0005] 即當(dāng)fl〈fr時(shí)，在諧振電流iLr等于激磁電流iLm期間，LLC諧振變換器的主變壓器的 原邊電壓會(huì)出現(xiàn)一個(gè)較高幅度的高頻振蕩，該高頻振蕩會(huì)對(duì)電路的穩(wěn)定性產(chǎn)影響，產(chǎn)生一 些電磁干擾，這個(gè)高頻振蕩加在變壓器上，會(huì)產(chǎn)生一定的磁芯損耗。
[0006] 因此，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的存在問題，亟需提供一種可以消除LLC諧振變換器的高頻 振蕩的電子技術(shù)顯得尤為重要。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 本實(shí)用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種LLC諧振變換器的 振蕩消除電路和LLC諧振變換器電路。
[0008] 本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0009] 提供LLC諧振變換器的振蕩消除電路，包括三極管S1、三極管S2、電阻R1和電阻R2; 所述振蕩消除電路連接于LLC諧振變換器的主變壓器T1的副邊，或者連接于LLC諧振變換器 的主變壓器T1的原邊；
[0010] 當(dāng)LLC諧振變換器的變壓器變比大于2時(shí)，所述振蕩消除電路連接于LLC諧振變換 器的主變壓器T1的副邊，主變壓器T1副邊的A點(diǎn)連接所述三極管S1的集電極a，三極管S1的 發(fā)射集C連接電阻R1-端，電阻R1的另一端連接主變壓器副邊的B點(diǎn)；主變壓器T1副邊的B點(diǎn) 連接三極管S2的集電極a，三極管S2的發(fā)射集c連接電阻R2-端，電阻R2的另一端連接主變 壓器副邊的A點(diǎn)；
[0011] 當(dāng)LLC諧振變換器的變壓器變比小于2時(shí)，所述振蕩消除電路連接于LLC諧振變換 器的主變壓器T1的原邊，主變壓器T1原邊的C點(diǎn)連接所述三極管S1的集電極a，三極管S1的 發(fā)射集c連接電阻R1-端，電阻R1的另一端連接主變壓器原邊的D點(diǎn)；主變壓器T1原邊的D點(diǎn) 連接三極管S2的集電極a，三極管S2的發(fā)射集c連接電阻R2-端，電阻R2的另一端連接主變 壓器副邊的C點(diǎn)。
[0012] 其中，當(dāng)LLC諧振變換器的工作頻率f 1小于諧振頻率fr時(shí)，LLC諧振變換器的開關(guān) 管Q1導(dǎo)通期間，諧振電流與激磁電流相等時(shí)，所述振蕩消除電路的三極管si導(dǎo)通，三極管si 的延遲導(dǎo)通時(shí)間為1/fr，三極管si的導(dǎo)通時(shí)間為l/fl-l/fr;LLC諧振變換器的開關(guān)管Q2導(dǎo) 通期間，所述振蕩消除電路的三極管s2導(dǎo)通，三極管s2的延遲導(dǎo)通時(shí)間為l/fl+1/fr，三極 管s2的導(dǎo)通時(shí)間為1/f l-1/fr。
[0013] 其中，當(dāng)所述振蕩消除電路連接于LLC諧振變換器的主變壓器T1的副邊時(shí)，電阻 R1、R2的阻值滿足：
，其中，n為L(zhǎng)LC諧振變換器的主變壓器 原、gU邊匝比，U為激磁電感，Cpara為寄生電容。
[0014] 其中，當(dāng)所述振蕩消除電路連接于LLC諧振變換器的主變壓器T1的原邊時(shí)，電阻 R1、R2的阻值滿足
，其中，Lm為激磁電感，Cpara為寄生電容。
[0015] -種LLC諧振變換器電路，包括LLC諧振變換器的振蕩消除電路。
[0016] 本實(shí)用新型的有益效果在于：
[0017] 通過在LLC諧振變換器電路中加入振蕩消除電路，以消除電路中的高頻振蕩;該振 蕩消除電路是通過在LC振蕩期間，在現(xiàn)有的LLC諧振變換器電路中加入電阻R1、R2,使其變 成LCR電路，通過設(shè)計(jì)合理的電阻值，可以將該振蕩變成過阻尼，從而消除高頻振蕩，提高電 路的穩(wěn)定性，減小變壓器的磁芯損耗。
【附圖說明】

[0018] 利用附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明，但附圖中的內(nèi)容不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的任 何限制。
[0019] 圖1為現(xiàn)有的LLC諧振變換器電路。
[0020] 圖2為將振蕩消除電路設(shè)于變壓器副邊的LLC諧振變換器電路。
[0021 ]圖3為將振蕩消除電路設(shè)于變壓器原邊的LLC諧振變換器電路。
[0022]圖4為L(zhǎng)LC諧振變換器電路中的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)波形時(shí)序圖。
[0023]圖5為L(zhǎng)LC諧振變換器電路的控制原理方框圖。
[0024] 圖6為L(zhǎng)LC諧振變換器電路的主程序的流程圖。
[0025] 圖7為L(zhǎng)LC諧振變換器電路的中斷程序的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例， 對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0027]實(shí)施例
[0028]本實(shí)用新型的LLC諧振變換器的振蕩消除電路，包括三極管S1、三極管S2、電阻R1 和電阻R2;在具體應(yīng)用中，振蕩消除電路可以連接于LLC諧振變換器的主變壓器T1的副邊A 與B之間，或者連接于LLC諧振變換器的主變壓器T1的原邊C和D之間；
[0029] 當(dāng)LLC諧振變換器的變壓器變比大于2時(shí)，振蕩消除電路連接于LLC諧振變換器的 主變壓器T1的副邊，開關(guān)管承受更低的電壓應(yīng)力，如圖2所示，振蕩消除電路的一部分通過 主變壓器T1副邊的A點(diǎn)連接三極管S1的集電極a，三極管S1的發(fā)射集c連接電阻R1 -端，電阻 R1的另一端連接主變壓器副邊的B點(diǎn)；另一部分通過主變壓器T1副邊的B點(diǎn)連接三極管S2的 集電極a，三極管S2的發(fā)射集c連接電阻R2-端，電阻R2的另一端連接主變壓器副邊的A點(diǎn)；
[0030] 當(dāng)LLC諧振變換器的變壓器變比小于2時(shí)，振蕩消除電路連接于LLC諧振變換器的 主變壓器T1的原邊，開關(guān)管承受更低的電壓應(yīng)力，如圖3所示，主變壓器T1原邊的C點(diǎn)連接三 極管S1的集電極a，三極管S1的發(fā)射集c連接電阻R1-端，電阻R1的另一端連接主變壓器原 邊的D點(diǎn)；主變壓器T1原邊的D點(diǎn)連接三極管S2的集電極a，三極管S2的發(fā)射集c連接電阻R2 一端，電阻R2的另一端連接主變壓器副邊的C點(diǎn)。
[0031] 通過在LLC諧振變換器電路中加入振蕩消除電路，以消除電路中的高頻振蕩;該振 蕩消除電路是通過在LC振蕩期間，在現(xiàn)有的LLC諧振變換器電路中加入電阻R1、R2,使其變 成LCR電路，通過設(shè)計(jì)合理的電阻值，可以將該振蕩變成過阻尼，從而消除高頻振蕩，提高電 路的穩(wěn)定性，減小變壓器的磁芯損耗。
[0032]本實(shí)用新型中的電阻R1、R2需要滿足一定的關(guān)系，才能夠完全消除振蕩。在諧振電 流與激磁電流相等的時(shí)間內(nèi)，有如下關(guān)系式(其中R為等效至原邊的電阻值）：
[0033]
(1)
[0034] 式中為激磁電流，I為諧振電流;為了把振蕩消除，上述的系數(shù)應(yīng)該滿足如下關(guān) 系：
[0035] (2)
[0036] 當(dāng)將振蕩消除電路加在主變壓器原邊即C和D之間時(shí)，電阻R1、R2只需要滿足等式 (2)中的R的取值范圍內(nèi)即可。即：
[0037] 當(dāng)振蕩消除電路連接于LLC諧振變換器的主變壓器T1的原邊時(shí)，電阻R1、R2的阻值 滿足：
其中，Lm為激磁電感，Cpara為寄生電容。
[0038]當(dāng)需要將振蕩消除電路加在主變壓器副邊即A和B之間時(shí)，R1、R2需要等效至副邊 電阻滿足:Rl = 2*R/n2; R2 = 2*R/n2。即
[0039]當(dāng)振蕩消除電路連接于LLC諧振變換器的主變壓器T1的副邊時(shí)，電阻R1、R2的阻值 滿足：
，其中，n為L(zhǎng)LC諧振變換器的主變壓器原、副邊匝 比，Lm為激磁電感，Cpara為寄生電容。
[0040] 其中，當(dāng)LLC諧振變換器的工作頻率f 1小于諧振頻率fr時(shí)，LLC諧振變換器的開關(guān) 管Q1導(dǎo)通期間，諧振電流與激磁電流相等時(shí)，振蕩消除電路的三極管Sl導(dǎo)通，三極管Sl的延 遲導(dǎo)通時(shí)間為1/fr，三極管si的導(dǎo)通時(shí)間為l/fl-l/fr;LLC諧振變換器的開關(guān)管Q2導(dǎo)通期 間，振蕩消除電路的三極管s2導(dǎo)通，三極管s2的延遲導(dǎo)通時(shí)間為l/fl + 1/fr，三極管s2的導(dǎo) 通時(shí)間為l/fl-1/fr。該振蕩消除電路不局限于不對(duì)稱半橋LLC諧振變換器，對(duì)于對(duì)稱半橋 LLC諧振變換器和全橋變換器亦具有同樣的效果。
[0041] -種LLC諧振變換器電路，如圖2和圖3所示，包括LLC諧振變換器的振蕩消除電路。
[0042] 本實(shí)用新型的LLC諧振變換器電路中的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)波形時(shí)序圖，如圖4所示，在開 關(guān)管Q1導(dǎo)通期間，t0時(shí)刻諧振電流與激磁電流開始相等，一直延續(xù)到t2時(shí)刻，在[t0，t2]期 間為平臺(tái)期間即三極管sl的開通時(shí)間；在開關(guān)管Q2導(dǎo)通期間，t3時(shí)刻諧振電流與激磁電流 開始相等，一直延續(xù)到t5時(shí)刻，在[t3，t5]期間為平臺(tái)期間即三極管s2的開通時(shí)間。
[0043] 整個(gè)LLC諧振變換器的控制過程通過數(shù)字芯片來實(shí)現(xiàn)，使用PWM中斷或者定時(shí)器中 斷來實(shí)現(xiàn)，首先需要判斷LLC諧振變換器的工作頻率H是否小于諧振頻率fr，如果，進(jìn) 入控制三極管sl和s2驅(qū)動(dòng)的程序部分，改變EPWM(增強(qiáng)型脈沖寬度調(diào)制模塊）中比較寄存器 的值，產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖驅(qū)動(dòng)，來準(zhǔn)確控制開關(guān)管的關(guān)斷，其控制原理方框圖如圖5所示。軟件 控制部分，主程序的流程圖如圖6所示，首先是中斷寄存器、GPI0口、系統(tǒng)時(shí)鐘的初始化，使 能中斷，循環(huán)等待中斷，顯示電路中參數(shù);而中斷程序的流程圖如圖7所示，先進(jìn)行電壓環(huán)的 PI調(diào)節(jié)，得到LLC變換器當(dāng)前工作的頻率fl，再判斷fl與fr的大小關(guān)系，當(dāng)大于或者等于fr 時(shí)，結(jié)束中斷程序，只有當(dāng)fl〈fr時(shí)，才配置三極管sl和s2相應(yīng)比較寄存器的值。
[0044] 最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)本實(shí)用 新型保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用 新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. LLC諧振變換器的振蕩消除電路，其特征在于:包括三極管S1、三極管S2、電阻R1和電 阻R2;所述振蕩消除電路連接于LLC諧振變換器的主變壓器T1的副邊，或者連接于LLC諧振 變換器的主變壓器n的原邊； 當(dāng)LLC諧振變換器的變壓器變比大于2時(shí)，所述振蕩消除電路連接于LLC諧振變換器的 主變壓器T1的副邊，主變壓器T1副邊的A點(diǎn)連接所述三極管S1的集電極a，三極管S1的發(fā)射 集c連接電阻R1-端，電阻R1的另一端連接主變壓器副邊的B點(diǎn)；主變壓器T1副邊的B點(diǎn)連接 三極管S2的集電極a，三極管S2的發(fā)射集c連接電阻R2-端，電阻R2的另一端連接主變壓器 副邊的A點(diǎn)； 當(dāng)LLC諧振變換器的變壓器變比小于2時(shí)，所述振蕩消除電路連接于LLC諧振變換器的 主變壓器T1的原邊，主變壓器T1原邊的C點(diǎn)連接所述三極管S1的集電極a，三極管S1的發(fā)射 集c連接電阻R1-端，電阻R1的另一端連接主變壓器原邊的D點(diǎn)；主變壓器T1原邊的D點(diǎn)連接 三極管S2的集電極a，三極管S2的發(fā)射集c連接電阻R2-端，電阻R2的另一端連接主變壓器 副邊的C點(diǎn)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LLC諧振變換器的振蕩消除電路，其特征在于：當(dāng)LLC諧振變換 器的工作頻率fl小于諧振頻率fr時(shí)，LLC諧振變換器的開關(guān)管Q1導(dǎo)通期間，諧振電流與激磁 電流相等時(shí)，所述振蕩消除電路的三極管si導(dǎo)通，三極管si的延遲導(dǎo)通時(shí)間為1/fr，三極管 si的導(dǎo)通時(shí)間為l/fl_l/fr;LLC諧振變換器的開關(guān)管Q2導(dǎo)通期間，所述振蕩消除電路的三 極管s2導(dǎo)通，三極管s2的延遲導(dǎo)通時(shí)間為l/fl+1/fr，三極管s2的導(dǎo)通時(shí)間為l/fl-1/fr。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LLC諧振變換器的振蕩消除電路，其特征在于：當(dāng)所述振蕩消 除電路連接于LLC諧振變換器的主變壓器T1的副邊時(shí)，電阻R1、R2的阻值滿足：;中，n為L(zhǎng)LC諧振變換器的主變壓器原、副邊匝比，匕為 激磁電感，Cpara為寄生電容。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LLC諧振變換器的振蕩消除電路，其特征在于：當(dāng)所述振蕩消 路由敗抹達(dá)不t t r推坦亦施巧的主變壓器T丨的原邊時(shí)，電阻r丨、R 2的阻值滿足： _，Lm為激磁電感，Cpara為寄生電容。5. -種LLC諧振變換器電路，其特征在于:包括權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的LLC諧振變 換器的振蕩消除電路。
【文檔編號(hào)】H02M3/335GK205725464SQ201620656331
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年6月24日
【發(fā)明人】李壯
【申請(qǐng)人】江西信瀚新能源科技有限公司