[发明专利]固定频率LLC谐振功率调节器

权利要求书

1.一种LLC谐振交流直流功率调节器系统，包含：

包含初级电感器和次级电感器的变压器；

包含与所述初级电感器串联耦合的谐振电容器和漏电感器的LLC谐振回路，所述LLC谐振回路被配置为具有第一谐振频率和第二谐振频率；

包含耦合在输入电压和参考电压之间的全桥的输入级，所述全桥包含耦合在所述输入电压和所述参考电压之间的第一对开关，以及耦合在所述输入电压和所述参考电压之间的第二对开关，所述LLC谐振回路互连在将所述第一对开关互连的第一节点和将所述第二对开关互连的第二节点之间，所述开关响应各开关控制信号启用和停用，从而通过所述LLC谐振回路生成谐振电流，所述各开关控制信号具有固定频率和调节的占空比控制，从而以零电压开关方式，即ZVS方式，操作所述全桥的所述开关；以及

耦合到所述次级电感器并包含至少一个输出整流器的输出级，所述至少一个输出整流器被配置为传导响应所述谐振电流在所述次级电感器中生成的输出电流，所述输出级基于所述输出电流在输出端生成整流的输出电压。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述全桥的所述开关被配置为金属氧化物半导体场效应晶体管，即MOSFET。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述固定频率和固定占空比控制限定所述开关的操作循环，所述操作循环包含多个阶段，并且其中所述开关中的每个都包含寄生电容，并且其中所述操作的所述多个阶段的每个其它阶段都限定由于一定幅值的所述谐振电流流过所述漏电感器而对所述第一和第二对开关中的一对开关中的各开关的寄生电容充电和放电的时段。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述全桥中的所述开关的每个都包含体二极管，并且其中对所述寄生电容放电的所述第一和第二对开关中的一对开关的所述各开关仅在所述开关启用之前传导所述谐振电流通过所述各体二极管，以使所述各开关以所述ZVS方式启用。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个输出整流器包含第一二极管和第二二极管，所述第一二极管和所述第二二极管每个都分别具有耦合到所述输出端的阴极与耦合到次级电感器相反端子的阳极，所述第一二极管和所述第二二极管被配置为交替传导所述输出电流，从而在所述输出端提供所述整流的输出电压，所述第一二极管和所述第二二极管根据所述输出电流的幅值以零电流开关方式，即ZCS方式交替停用。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述输出级进一步包含输出电容器，并且其中所述谐振电流包含与所述漏电感器有关的漏泄谐振电流，以及与所述初级电感器的电抗有关的磁化电流，所述漏泄谐振电流和所述磁化电流具有基本相等的幅值，所述漏泄谐振电流和所述磁化电流具有的基本相等的幅值基于所述开关控制信号的所述固定频率和所述调节的占空比周期性出现。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，在通过所述第一二极管和所述第二二极管中的一个的所述输出电流减少到基本为零的幅值之后，所述输出电流响应于通过所述初级电感器的磁通量的变化，通过所述第一二极管和所述第二二极管中的另一二极管开始增加，以使所述第一二极管和所述第二二极管以所述ZCS方式操作。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述开关控制信号具有被选择为大于所述LLC谐振回路的所述第一谐振频率和所述第二谐振频率中的至少一个的固定频率。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一节点具有第一电压，并且所述第二节点具有第二电压，并且其中所述固定频率和固定占空比控制限定所述开关的操作循环，所述操作循环包含多个阶段，其中所述第一电压和所述第二电压开关之间的差在零、所述LLC谐振交流直流功率调节器系统的所述输入电压的正幅值和所述LLC谐振交流直流功率调节器系统的负幅值之间切换，这取决于所述操作循环的所述阶段。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述固定频率和固定占空比控制限定具有多个阶段的所述开关的顺序操作循环，并且其中所述操作循环中的所述多个阶段中的其它每个阶段都控制所述开关以将所述谐振电流维持在所述第一谐振频率和所述第二谐振频率中的一个。