[发明专利]多谐振软开关变换器有效
申请号: | 200810063428.5 | 申请日: | 2008-08-07 |
公开(公告)号: | CN101335490A | 公开(公告)日: | 2008-12-31 |
发明(设计)人: | 华桂潮;吴新科;姜德来 | 申请(专利权)人: | 英飞特电子(杭州)有限公司 |
主分类号: | H02M3/335 | 分类号: | H02M3/335;H02M7/5383 |
代理公司: | 浙江杭州金通专利事务所有限公司 | 代理人: | 沈孝敬 |
地址: | 310053浙江省杭州市滨江区*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 谐振 开关 变换器 | ||
技术领域
本发明涉及一种多谐振变换器电路。更确切地说,本发明涉及的是一种五元件电流谐振型软开关变换器。
背景技术
传统的PWM斩波变换器,其功率元件工作于硬开关模式下,开关损耗大,效率低,难以通过高频化实现功率密度的提升,同时EMI特性较差,需要增加了很多滤波抑制单元,既增加了成本,也降低了效率。
谐振变换器利用谐振电路为功率元件创造了软开关条件,降低了开关损耗。谐振变换器中以三元件LLC电流谐振变换器(见图1)最为典型,应用最为普遍。
相比于其它软开关变换器,LLC变换器可以在整个负载范围内实现原边MOSFET的零电压开通和副边二极管的零电流关断。这既降低了开关损耗,提高了效率,便于高频化,提高功率密度,同时也降低了元器件应力,减小了EMI。
LLC变换器的缺点:由于LLC只有在谐振频率附近工作效率最优,因此往往将额定工作点设置在谐振频率点附近,当输入电压降低或输出电压增大时,通过降低工作频率来获得较大的增益;当输入电压增大或输出电压降低时,通过提高工作频率来获得较低的增益。但在谐振频率之上,频率对增益调节能力不够,调节范围较窄。即使能够调节,工作频率范围也会非常宽(见图5)。因此,LLC变换器不适合宽电压范围应用,包括宽输入电压范围和宽输出电压范围。这在很大程度上限制了LLC软开关变换器的应用。在许多需要宽电压范围应用的场合,现有LLC变换器难以获得较好地应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足,而提供一种能够适应宽电压范围应用的电流谐振型软开关变换器。
为了解决上述技术问题,本发明是通过以下技术方案实现的:多谐振软开关变换器,包括对称方波脉冲产生电路、谐振电路和变压器T1,所述的谐振电路包括谐振电感L1、谐振电容C1、励磁电感Lm、辅助电感L2和辅助电容C2,其特征在于所述的谐振电感L1和谐振电容C1构成串联支路a,其一端接对称方波脉冲产生电路的输出正端,另一端接励磁电感Lm的一端及变压器T1原边绕组的同名端;励磁电感Lm的另一端接变压器T1原边绕组的非同名端和辅助电容C2的一端;辅助电容C2的另一端接对称方波脉冲产生电路的输出负端;辅助电感L2与串联支路a并联。
本发明还要提供另一种多谐振软开关变换器,包括对称方波脉冲产生电路、谐振电路和变压器T1,所述的谐振电路包括谐振电感L1、谐振电容C1、励磁电感Lm、辅助电感L2和辅助电容C2,其特征在于所述的谐振电感L1和谐振电容C1构成串联支路a,其一端接对称方波脉冲产生电路的输出正端,另一端接励磁电感Lm的一端及变压器T1原边绕组的同名端;励磁电感Lm的另一端接变压器T1原边绕组的非同名端和辅助电感L2的一端;辅助电感L2的另一端接对称方波脉冲产生电路的输出负端;辅助电容C2与串联支路a并联。
本发明还要再提供一种多谐振软开关变换器,包括对称方波脉冲产生电路、谐振电路和变压器T1,所述的谐振电路包括谐振电感L1、谐振电容C1、励磁电感Lm、辅助电感L2和辅助电容C2,其特征在于所述的谐振电感L1和谐振电容C1构成串联支路a,其一端接对称方波脉冲产生电路的输出正端,另一端接励磁电感Lm的一端及变压器T1原边绕组的同名端;励磁电感Lm的另一端接变压器T1原边绕组的非同名端、辅助电感L2和辅助电容C2的一端;辅助电感L2和辅助电容C2的另一端接对称方波脉冲产生电路的输出负端。
所述的对称方波脉冲产生电路可以采用半桥结构、全桥结构或推挽结构。变压器T1副边可以采用中心抽头整流结构、全桥整流结构、倍压整流结构或钳位整流结构。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、由于增加了辅助单元,在其谐振频率附近,谐振单元阻抗快速变化,直至无穷大,因此实现了增益调节,为宽电压范围应用实现了可能;
2、减小了工作频率范围,容易实现控制保护和优化效率;
3、由增益曲线(见图6)可以看出,通过适当的参数设计,可以引入了高次谐波(比如三次谐波),使电流波形更接近方波,从而降低电流的有效值,提高效率。
附图说明
图1为现有技术中LLC谐振变换器电路图。
图2为本发明提出的谐振变换器电路功能框图。
图3为本发明提出的基于阻抗等效的谐振变换器电路功能框图。
图4为本发明提出的基于阻抗等效的谐振变换器电路功能框图。
图5为传统LLC的增益Gain随标幺化频率Fs/Fr的变化曲线。
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