[实用新型]基于LLC串联谐振的单级单相AC-DC变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及AC-DC变换器，尤其涉及一种实现功率因数校正和软开关的单级单相AC-DC变换器。

背景技术

具有隔离变压器的单相AC-DC变换器已广泛应用于LCD和LED等电源中。传统的单相AC-DC变换器在输入整流桥后直接接储能大电容，导致变换器功率因数低、输入电流谐波大，并且对电网造成污染。为了减小单相AC-DC变换器的输入电流谐波，提高输入功率因数，减小变换器对电网的污染，一般在整流桥后加入一级有源功率因数校正环节。当单相AC-DC变换器需要隔离时，还要在有源功率因数校正环节后加入一级带隔离变压器的DC-DC变换器。因此，传统的具有隔离变压器的单相AC-DC变换器一般由输入整流桥、有源功率因数校正环节、带隔离变压器的DC-DC变换器组合而成，如图1所示，整个单相AC-DC变换器使用的功率管较多，而且经过多级变换，造成较大的功率损耗，特别是开关损耗。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种基于LLC串联谐振的单级单相AC-DC变换器，将输入整流桥、有源功率因数校正环节和带隔离变压器的DC-DC变换器集成，即将这三个变换环节的二极管和开关管集成，从而构成新的单级AC-DC变换器，同时采用LLC串联谐振回路实现所有功率器件的软开关。本实用新型通过如下技术方案实现：

基于LLC串联谐振的单级单相AC-DC变换器，其包括一个单相PFC环节、一个LLC串联谐振DC-DC变换器环节和输出滤波电容C_O，所述单相PFC环节由一个输入电感L、第一二极管D₁和第二二极管D₂、第一MOS管S₁和第二MOS管S₂和一个储能电容C_d构成；所述LLC串联谐振DC-DC变换器环节由上述两个MOS管S₁、S₂、一个谐振电容C_r、一个变压器T、输出整流二极管之一D_O1、输出整流二极管之二D_O2及集成在所述变压器T中的励磁电感L_m和漏电感L_r构成；所述单相PFC环节与LLC串联谐振DC-DC变换器环节共用第一MOS管S₁和第二MOS管S₂，并通过该两个MOS管的切换工作同时实现输入功率因数校正和输出电压调节。

上述基于LLC串联谐振的单级单相AC-DC变换器中，单相PFC变换器的输入整流桥由第一二极管D₁、第二二极管D₂、第一MOS管S₁和第二MOS管S₂构成；单相交流电源的一端通过输入电感L和第一二极管D₁的阳极、第二二极管D₂的阴极连接；单相交流电源的另一端直接与第一MOS管S₁的源极、第二MOS管S₂的漏极连接，然后再与变压器T的同名端连接；储能电容C_d的一端与第一MOS管S₁的漏极、第一二极管D₁的阴极连接；储能电容C_d的另一端与第二MOS管S₂的源极、第二二极管D₂的阳极连接，然后再与谐振电容C_r的一端连接，谐振电容C_r的另一端与变压器T的异名端连接。

本实用新型具有如下优点和效果：单相PFC变换器与DC-DC变换器共同构成单级单相AC-DC变换器。单相PFC变换器与DC-DC变换器共用一对MOS管S₁和S₂，相对于传统的Boost PFC+LLC串联谐振DC-DC变换器构成的单相两级AC-DC变换器，该实用新型涉及的电路省去了两个输入整流二极管、一个开关管和一个续流二极管，降低了电路的成本和体积。本实用新型采用LLC串联谐振技术实现MOS管S₁和S₂的零电压开关，以及整流二极管D_O1和D_O2的零电流关断，电路中所有功率器件都实现软开关，从而极大地降低该实用新型电路的开关损耗。本实用新型适合用作LCD电源。相对于传统的带隔离变压器的多级AC-DC变换器，本实用新型的电路结构简单，功率器件较少，控制电路简单，效率高。

附图说明