[发明专利]高开关电源效率的LLC软开关方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信电源领域，具体地，涉及一种高开关电源效率的LLC 软开关方法。

背景技术

通信电源通过近几十年的发展，从相控电源、硬开关高频开关电源，到零电压零电流切换的软开关高频开关电源，再到现在新型拓扑电路的高效率高频开关电源，通信电源的效率一路提升，从早期70%~80%的效率提升到近期的90%再到现在96%的系统效率，节能效果显著，为节能减排做出杰出贡献。近年来，运营商在通信基站中开始批量使用高效率通信电源。

目前，在通信网上运行的电源主要有三种：线性电源、相控电源和开关电源。其中，开关电源因其技术特点，具有体积小、效率高、重量轻可实现模块化设计（通常采用N+1 备份）、系统可靠性高等优点，已经成为通信行业使用最广泛的电源设备。从开关电源的发展看，促使其在通信电源中居于主导地位的有决定性意义的技术突破包括：

（1）均流技术使开关电源可以通过多模块并联组成前所未有的大电流系统，并且提高了系统的可靠性；

（2）开关线路的发展，使开关电源的频率在不断提高的同时效率也得到提升，并且使每个模块的变换功率不断增大，特别是软开关技术应用后效果更加明显；

（3）功率因数校正技术有效提高了开关电源的功率因数，在环保意识不断增强时代，这是它居于主导地位的关键；

（4）智能化给维护工作带来了极大方便，提高了维护质量，使其备受青睐。在市场竞争日趋激烈的今天，通信电源正朝着智能化、低成本、高功率密度方向迈进。随着电子元器件的迅猛发展，加上一些关键技术的突破，现在的通信电源设备与比前几年相比，在各方面都有了较大提高。

但是随着节能节能降耗和用户降低运营成本进一步提高，对通信电源进一步提高转换效率的需求也原来越强烈，并且在碳化硅(SiC)器件和新型磁性材料(如非晶材料)等、先进电路拓扑、DSP 数字控制等技术应用后目前开关电源已经发展到第五代：高效率电源。

开关电源工作一般分为如下几步

1、输入整流：即将输入交流或者直流直通整流桥变成直流电存储在初级电容里。

2、高频斩波：由控制回路控制开关器件高速通断,将来自初级电容的直流斩成交流并通过变压器将交流能量耦合到次级。

3、次级整流滤波：耦合到次级的交流电通过二极管整流、输出电容滤波提供给负载使用。

4、反馈：输出电压或者电流经过采样反馈回控制回路，通过高速开关器件工作的占空比或者频率来控制输出达到期望的稳定值（动态稳定）。

在高频斩波损耗中，开关器件在完全导通时并不是0 阻抗的，这导致在开关器件上会有一些发热损耗。

另外，在开通和关断的过程中，开关器件一般都会经过线性区。如果在开通的时候开关管两端有电压或者在关断的过程中开关器件中有电流流过，则会产生开关损耗。在开关损耗中包括硬开关损耗。

发明内容

由二极管制作工艺可知，MOSFET 的栅极和源极之间必有寄生电容。这就导致了在驱动MOSFET 时，MOSFET 栅源极之间的电压是缓慢上升的。这就决定了在这个过程中MOSFET 两端有电压和电流交叉的地方，如图2a和图2b所示，在 到时刻之间，开关器件两端的电压和通过的电流有交叉的地方。会在开关器件上产生损耗（开损耗）。损耗的能量为：

；

在到 时刻，如果开关器件有电流通过，也会在开关器件上产生损耗（关损耗）。损耗的能量为：

。

上面损耗的能量不会通过变压器传输到次级，而是通过发热的方式损耗掉。不仅阻碍了开关电源整体效率的提高，而且给开关器件带来了更大的散热压力，使得人们不得不通过加大散热片或者增大散热风机的功率。这都使得开关电源效率更进一步降低。

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种高开关电源效率的LLC 软开关方法，以实现提高开关电源效率的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种提高开关电源效率的LLC 软开关方法，所述LLC主拓扑结构，包括场效应管V1和场效应管V2，所述场效应管V1的源极与场效应管V2的漏极串联，所述场效应管V1的漏极和源极间并联电容C2，所述场效应管V2的漏极和源极间并联电容C3，所述场效应管V1的漏极和场效应管V2的源极间串联输入电容CD1，所述场效应管V1的源极和场效应管V2的漏极间的节点上电连接谐振电感L6，谐振电感L6与变压器的初次绕组的一个端子连接；变压器的初次绕组的另一个端子与场效应管V2的源极间串联谐振电容C1；