[发明专利]降低励磁电流并能提供高增益的LLC转换器

说明书

提供一种降低励磁电流并能提供高增益的LLC转换器，LLC转换器包括谐振网络，所述谐振网络包括谐振电容元件(Cr)、谐振电感元件(Lr)和励磁电感单元，所述励磁电感单元包括串联连接的电容元件(Cm)和电感元件(Lm)，所述LLC转换器的最低工作频率高于所述电容元件(Cm)与所述电感元件(Lm)的谐振频率。据此，本发明能够借助于由电感元件(Lm)和电容元件(Cm)构成的谐振网络引入可变励磁电感，其等效励磁电感值能够根据转换器的工作频率而平滑地变化。

技术领域

本发明涉及LLC转换器，尤其涉及降低励磁电流并能提供高增益的LLC转换器。

背景技术

随着电子技术的发展，针对电源系统，对功率密度和转换器转换效率的要求变得越来越严格，LLC(电感-电感-电容)转换器拓扑是实现高功率密度和高转换效率的转换器的最佳选择之一，这是因为主开关的ZVS(zero voltage switch，零电压开关)和次级同步整流器的ZCS(zero current switch，零电流开关)可以实现低开关损耗。

图15是示意性示出现有的LLC转换器的等效电路的图。如图15所示，LLC转换器包括开关电源S1和谐振网络，其中，谐振网络由谐振电感元件Lr、谐振电容元件Cr和励磁电感元件Lmag构成。对于励磁电感元件Lmag的参数设计，为了最大化LLC转换器效率，期望最大化励磁电感，以便最小化主开关的有效值电流即RMS(root mean square，均方根)电流并且为ZVS操作提供恰好足够的电流。但实际上，为了满足保持时间要求并保持较低的大容量电容以获得高功率密度，需要较低的励磁电感来提供足够的LLC级增益，以便在发生AC电源故障时处理大电压的大幅下降。这在正常工作期间不可避免地降低了传统LLC转换器转换效率。

为了解决该问题，在现有技术中，例如在专利文献1中，提出了利用附加电感元件的方法，在该方法中，附加电感元件能够通过功率半导体开关被控制为与励磁电感元件并联连接，使得在由于AC电源故障而导致LLC转换器的输入电压下降的情况下降低等效励磁电感以提高增益。在该方法中，励磁电感元件可以仅针对标称工作条件进行优化以获得最佳效率，但是该方法引入了附加电感元件和功率半导体开关，这增加了转换器的尺寸和成本。此外，在等效励磁电感突然改变的情况下，转换器将表现出明显的特性变化，这会显著地影响输出调节。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利US2014247626A1

发明内容

本发明鉴于上述情况而完成，目的在于提供一种等效励磁电感能够根据转换器的工作频率而平滑地变化的LLC转换器。另外，目的在于提供一种降低励磁电流并能提供高增益的LLC转换器。

为了解决上述技术问题的至少一部分，本发明所涉及的LLC转换器，包括谐振网络，所述谐振网络包括谐振电容元件(Cr)、谐振电感元件(Lr)和励磁电感单元，所述励磁电感单元包括串联连接的电容元件(Cm)和电感元件(Lm)，所述LLC转换器的最低工作频率高于所述电容元件(Cm)与所述电感元件(Lm)的谐振频率。

发明效果

本发明借助于励磁电感单元引入可变励磁电感，其等效励磁电感根据转换器的工作频率而平滑地变化。据此，能够实现标称工作条件下的转换效率的最佳优化以及AC电源故障等情况下的转换器特性的平稳变化，而无需额外的控制方法和功率半导体开关。据此，能够提供一种等效励磁电感能够根据转换器的工作频率而平滑地变化的LLC转换器。此外，能够提供一种降低励磁电流并能提供高增益的LLC转换器。

附图说明

图1是示意性示出本发明实施方式的LLC转换器的等效电路的图。

图2是用于比较本发明实施方式的一个实施例与比较例的图，其中(a)是示出作为比较例的现有设计的图，(b)是示出本发明实施方式的一个实施例的图。