[发明专利]一种单相高效高频隔离型整流器

说明书

本发明公开了一种单相高效高频隔离型整流器，包括：前级为基于图腾柱式无桥PFC电路，用于将交流输入电压转换为直流电压；后面为LLC谐振式电路，原边开关管可以实现零电压软开通、副边二极管可以实现零电流软关断。相比于传统的电路，该发明提出的变换器，可以减少开关管的数量，功率器件可以实现软开关，变换器可以设计在较高的开关频率下，可以提高变换器的功率密度，提升变换器的效率。变换器可以设计运行在连续导通模式，无需输入滤波器，变换器的输入电流可以很好地跟随输入电压的变化，实现功率因数矫正的功能；该变换器通过控制输出电压，实现稳定的直流电压输出。

技术领域

本发明属于电力电子领域，具体设计一种单相高效高频隔离型整流器。

背景技术

AC/DC转换器广泛应用于电动汽车充电器、LED驱动、通信电源等场合，它们在更好的改变人们生活的同时也带了谐波污染问题。使用功率因数校正技术，使得输入电流和电网电压同相，把功率因数提升至1，提升供电质量。

传统的桥式PFC电路有着使用稳定，结构简单、控制简单等优点，但是只能使用在效率要求不高的场合；随着功率半导体器件的发展，尤其是宽禁带半导体器件的应用，无桥PFC电路开始被广泛的使用。无桥PFC电路减少了开关管数量、拥有更高的效率。无桥式PFC电路可分为传统无桥PFC电路和图腾柱式无桥PFC电路。其中，传统无桥PFC电路具有较严重的共模干扰问题；图腾柱式无桥PFC电路有着低损耗、共模噪声低等优点，但是同时由于存在开关管反向恢复等问题使得图腾柱式无桥PFC电路没有得到广泛应用。

LLC变换器，结构简单体积小，可以在全范围内实现桥臂开关管软开关，开关损耗小、变换效率高，并且为隔离型DC/DC，在高频开关领域有广泛的应用。

传统级联式AC/DC变换器的通常方案为，网侧输入前级为Boost功率因数校正，后级为DC/DC变换器。这种级联式AC/DC变换器，器件较多、结构复杂、系统可靠性差，成本也较高。将AC/DC变换器和DC/DC变换器结合起来，组成单级式AC/DC变换器，实现功率因数校正和电压转换功能。单级式AC/DC变换器相对级联式AC/DC变换器具有结构简单、器件少、功率密度高、效率高等优点。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提出一种单级式单相高效高频隔离型整流器。该变换器将功率因数矫正技术和谐振技术结合，使变换器输入电流和随输入同相同频，将功率因数提升至1；该变换器通过控制输出电压，实现稳定的直流电压输出；开关管可以实现软开关，减小开关损耗提高效率；该隔离型变换器，可以实现电气隔离，同时，通过调节变压器的匝比，可以实现较低的电压输出。

为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种单相高效高频隔离型整流器，以全桥LLC谐振电路为基础上，无桥PFC电路连接于所述全桥LLC谐振电路的原边，具体包括：

所述全桥LLC谐振电路的原边包括：

第一原边支路，由带反并联二极管的第一功率开关管S₁、带反并联二极管的第二功率开关管S₂串联组成，且第二功率开关管S2的漏极与第一功率开关管S1的源极相连；

与第一原边支路并联的第二原边支路，由带反并联二极管的第三功率开关管S₃、带反并联二极管的第四功率开关管S₄串联组成，且第四功率开关管S4的漏极与第三功率开关管S3的源极相连；

与第一原边支路并联的第三原边支路，由功率二极管D₁和D₂串联组成，且功率二极管D2的阴极与功率二极管D1的阳极相连；

输入电压，一端连接于输入升压电感L_B，另一端连接于第三原边支路中点；