[发明专利]可改变谐振频率的LLC谐振型宽电压范围输出高效率电源

说明书

技术领域

本发明涉及电子电力技术领域，具体涉及一种可改变谐振频率的LLC谐振型宽电压范围输出高效率电源。

背景技术

LLC谐振型电源广泛应用几乎所有的电子设备领域，如工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED灯袋，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。

目前，用于多组串联电池包的LLC谐振型充电电源利用LLC谐振电路振荡频率偏离谐振点的方式来调整输出电压的高低与输出电流的大小。串联电池包在刚放完电时电池包电压比较低，这时给电池包充电，则将充电电源的输出电压拉得比较低，随着充电时间及充电电量的增加，串联电池包的电压也增大，电池包充电至平台电压或平台电压以上时，将充电电源的输出电压抬得比较高，该工作方式在电压范围变化比较宽的情况下无法保持比较高的电能转换效率，所以在宽电压范围输出的情况下，LLC谐振型电源无法保持工作在LLC谐振电路的最佳工作效率区域。目前，常见的医疗设备氙灯LLC电源也是利用LLC谐振电路振荡频率偏离谐振点的方式来调整输出电压的高低和输出电流的大小。氙灯在未点亮前需要比较高的击穿电压，一旦击穿点亮则维持在比较低的工作电压。所以目前常见的氙灯LLC电源也无法在宽电压范围内使LLC谐振电路工作在最佳的电能转换效率区域。

常用的LLC谐振型电源其核心结构为LLC谐振电路。请参见图1，为一常规的LLC谐振电路，通过控制开关管Q₁和Q₂的开关频率改变谐振腔的工作频率，谐振腔由谐振电感L_r、谐振电容C_r、变压器T的励磁电感L_m组成。当L_m参与谐振时有最低谐振点F_m，当L_m不参与谐振时有最高谐振点F_r，理论证明工作在最低谐振点F_m与最高谐振点F_r之间时有较高的电能转换效率。

但是，仅有单一谐振腔的LLC谐振型电源在宽电压范围输出时存在工作频率大幅偏离谐振点的问题：输出电压调节范围比较窄，当输出电压需要降至比较低时需要大幅度提高LLC谐振电路的工作频率，此时工作频率将远远高于谐振点，这时次级整流早已失去零电流开关(Zero Current Switch，ZCS)条件，而且LLC谐振电路的工作方式将转变成LC串联工作方式，失去LLC的高效率优势。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种可改变谐振频率的LLC谐振型宽电压范围输出高效率电源，用于调整输出电压可宽范围调节的LLC谐振型电源的谐振点。通过实施本发明方案，能够根据LLC谐振型电源的输出电压选择合适的谐振腔接入电路，从而相应调整LLC谐振电路的谐振点，使得输出电压宽范围变化时，电源的工作频率始终维持在匹配谐振腔的谐振点附近，因此，大幅提高LLC谐振型电源的电能转换效率。

一种可改变谐振频率的LLC谐振型宽电压范围输出高效率电源，包括：输入电路、第一开关管、第二开关管、采样电路和输出电路，还包括：

N个谐振腔，N至少为2，所述N个谐振腔中各个谐振腔的谐振点互不相同；

控制电路，用于根据所述采样电路采集的采样参数从所述N个谐振腔中选择优选谐振腔接入当前电路，所述优选谐振腔的谐振点与当前工作频率匹配；

所述控制电路与所述采样电路、所述N个谐振腔耦合。

优选地，所述N个谐振腔中，任意1个谐振腔包括电感、电容和变压器的励磁电感。

优选地，所述输出电路的输出电压范围划分为N个区间，所述N个区间分别与所述N个谐振腔的N个谐振点一一对应。

优选地，所述控制电路包括：N个电子开关，任意1个电子开关与1个谐振腔耦合。

优选地，所述控制电路还包括：控制芯片、电子开关驱动电路和开关管驱动电路，所述控制芯片，用于根据所述采样电路采集的采样参数输出电子开关控制信号，所述电子开关控制信号用于控制所述优选谐振腔对应的电子开关闭合；所述电子开关驱动电路，用于控制所述N个电子开关；所述开关管驱动电路，用于控制所述第一开关管和所述第二开关管，以改变所述谐振型宽电压范围输出高效率电源的工作频率。

优选地，所述采样电路包括：电流采样电路和电压采样电路，所述采样参数包括：采样电流和采样电压。