[发明专利]一种基于平板型电感的定频串联谐振变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于平板型电感的定频串联谐振变换器。

背景技术

随着现代电力电子技术的发展、高频开关器件的诞生，通常人们采用提高工作频率的办法实现开关电源的小型化，但是受到磁性元件特性的限制，会使磁性器件的铁芯损耗显著增加，因此开关电源工作于高频时，铁芯的工作磁密选取要远小于其饱和磁密，这将限制磁性器件体积的进一步缩小。

另一方面谐振变换器由于使用软开关技术可以更加高效，且具有输入输出范围宽等优点，因此得到了广泛的关注与研究。由于串联变换器具有谐振电容，可避免高频变压器饱和、轻载效率高、设计简单等优点，其得到广泛应用。但是串联谐振变换器常用的控制方式是变频控制，其存在调频范围宽、启动电流大等问题。

虽然有文献采用基于铁氧体正交变压器（PRT）实现定频方式的控制，但由于PRT本身结构如体积较大等原因，其电感的改变需要较大的控制电流，所以损耗也会增大，因此采用定频方式实现谐振变换器控制非常有必要。

发明内容

本发明提出一种基于平板型电感的定频串联谐振变换器，通过将平板型电感上集成了电感线圈和反馈控制线圈，实现了电感的平面化和集成化，解决了传统变频串联谐振变换器调频范围宽、启动电流大问题，本发明采取的串联谐振变换器闭环控制方式无需引入隔离，输出负载直接反馈完成闭环控制。

本发明具体是通过以下技术方案来实现的：

一种基于平板型电感的定频串联谐振变换器，包括由逆变电路、谐振电路、变压器、整流滤波电路和反馈控制电路构成，

所述逆变电路采用由开关管M₁、开关管M₂、电容C₁和电容C₂组成的半桥逆变电路，通过固定频率的控制信号驱动开关管M₁、开关管M₂的互补通断，完成直流电逆变成交流电；

所述谐振电路由谐振电感L₁和谐振电容C₃构成；

所述变压器T₁由磁芯、原边绕组、副边绕组构成，磁芯材料选用软磁铁氧体，原边绕组由漆包线绕制，连接谐振电路和逆变电路构成串联谐振网络，副边绕组由漆包线绕制，连接整流滤波电路；

所述整流滤波电路由二极管D₁、二极管D₂、二极管D₃、二极管D₄和输出电容C₄构成全桥整流滤波电路，该整流滤波电路输入端连接变压器T₁的副边，输出端连接输出负载R ₁，将交流电变换成直流电形成输出端Uout；

反馈控制电路的输入端连接输出端Uout，且反馈控制电路的反馈控制线圈L2连接至谐振电路。

优选地，所述谐振电感L₁采用平板型电感结构，该结构由带有圆孔结构的平板型磁芯、谐振电感L₁、反馈控制线圈L₂构成，平板型磁芯由通过谐振电感L₁的两排圆孔和一个通过反馈控制线圈L₂的圆孔构成，通过谐振电感L₁的两排圆孔关于平板型磁芯中心线对称分布，通过反馈控制线圈L₂的圆孔分布在平板型磁芯边缘处的中心线上，谐振电感L₁的线圈沿同一绕制方向顺次穿过两排圆孔，反馈控制线圈L₂垂直穿过圆孔。

优选地，通过谐振电感L₁的圆孔的边缘处开有缝隙。

优选地，反馈控制电路至少包括通过电路连接的PI控制电路、PID调节电路和反馈控制线圈L₂，第二电阻R₂的一端连接所述输出端Uout，另一端连接连接点E；第三电阻R₃的一端连接连接点E，另一端连接地点G₁；

PI控制电路由第四电阻R₄和第五电容C₅并联连接组成，所述PI控制电路的一端连接第连接点E，另一端连接连接点F；