[发明专利]变压器原边串联LLC加输出并联BUCK两级变换器

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及宽输入高电压、输出低压/大电流、高频、高功率密度模块电源的相关技术，尤其涉及一种变压器原边串联LLC加输出并联BUCK(降压斩波电路)两级变换器。

背景技术

随着科学技术的不断发展，对DC/DC变换器的效率，功率密度和可靠性提出了更高的要求。开关管的软开关可实现开关管开关过程中零损耗，同时有效抑制了开关管关断过程中的电压尖峰并减小了电路的EMI辐射，提高了变换器的效率和可靠性。高频变压器原边串联均压可有效分散磁芯发热，提高高频变压器的性能及可靠性。另外，变换器一般采用在输出端交错并联方式以减少输出电流的纹波，从而减小输出滤波电容的体积。

然而，为实现开关管的软开关，通常需要牺牲变换器的一部分电气性能，如有源钳位软开关技术在磁芯复位时候的能量损耗很大，移相全桥软开关技术通过漏感中储存的能量实现开关管的软开关，但漏感中储存的能量越多，占空比丢失越大，而变频LLC变换器虽然能较好的实现开关管的软开关，却导致电路的EMI辐射加重、增加了副边同步整流和滤波器设计的难度。同时，隔离变压器在高频时的磁芯损耗非常大，导致磁芯发热厉害，影响了高频变压器的使用寿命，从而降低了变换器的可靠性。另外，变换器的输出并联通常需要采取均流措施，以保证模块之间电气应力和热应力的均匀分配。

目前，均流方法大致分为两大类：下垂法和有源均流法。下垂法通过改变并联模块的输出内阻来实现并联模块的均流，因而降低了模块的输出负载特性；而有源均流法需要专用均流控制电路，需检测各个模块的输入或输出电流，并且均流母线易受干扰，因而控制系统设计复杂，可靠性降低，系统成本较高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种变压器原边串联LLC加输出并联BUCK两级变换器。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种变压器原边串联LLC加输出并联BUCK两级变换器，包括两个高频隔离变压器，所述两个高频隔离变压器的原边串联后接入一个LLC谐振网络，LLC谐振网络的另一端接入一个桥式电路，所述两个高频隔离变压器的副边各依次连接一个整流电路和一个BUCK电路，两个BUCK电路的输出端交错并联。

进一步地，所述桥式电路为全桥桥式电路，所述高频变压器的原边单绕组且变压器副边单绕组，所述整流电路为全桥整流电路，所述整流管为二极管。

进一步地，所述桥式电路为全桥桥式电路，所述高频变压器的原边单绕组且变压器副边单绕组，所述整流电路为全桥整流电路，所述整流管为MOSFET。

进一步地，所述桥式电路为全桥桥式电路，所述高频变压器的原边单绕组且变压器副边双绕组，所述整流电路为全波整流电路，所述整流管为二极管。

进一步地，所述桥式电路为全桥桥式电路，所述高频变压器的原边单绕组且变压器副边双绕组，所述整流电路为全波整流电路，所述整流管为MOSFET。

进一步地，所述桥式电路为半桥桥式电路，所述高频变压器的原边单绕组且变压器副边单绕组，所述整流电路为全桥整流电路，所述整流管为二极管。

进一步地，所述桥式电路为半桥桥式电路，所述高频变压器的原边单绕组且变压器副边单绕组，所述整流电路为全桥整流电路，所述整流管为MOSFET。

进一步地，所述桥式电路为半桥桥式电路，所述高频变压器的原边单绕组且变压器副边双绕组，所述整流电路为全波整流电路，所述整流管为二极管。

进一步地，所述桥式电路为半桥桥式电路，所述高频变压器的原边单绕组且变压器副边双绕组，所述整流电路为全波整流电路，所述整流管为MOSFET。

本发明的有益效果是：基于两个交错并联的BUCK电路的相同占空比控制可实现前级LLC变换器两个原边串联高频隔离变压器的原边电压相等，使两个高频隔离变压器均分输入功率，实现了高频隔离变压器磁均衡分布，从而提高变换器的可靠性。基于两个高频隔离变压器的相同绕组匝数比可实现高频隔离变压器副边整流电路和输出端交错并联BUCK电路的自动均流，不需要额外的均流控制，同时可闭环控制BUCK电路的输出电压值恒定，简化了BUCK电路的控制环节，既提高了变换器系统的可靠性，又降低了系统成本。此外，与传统的变频LLC谐振变换器相比，定频LLC谐振变换器减小了EMI辐射，且能可靠高效的实现副边整流管的同步整流，便于输出滤波器的设计。

附图说明

图1为本发明两级级联变换器的第一种实施方式的电路原理图；