[发明专利]一种基于LLC谐振变换输出低压大电流的电源电路

说明书

本发明公开了一种基于LLC谐振变换输出低压大电流的电源电路，电源电路包括6路原边输入电路和12路副边输出电路，原边为两个高频星型连接方式的LLC谐振电路，一个原边输入电路对应两个副边输出电路；每个原边输入电路包括两个开关、一个电感、一个谐振电容、一个变压器的原边；每个副边输出电路包括变压器副边、一个输出二极管或MOS管，输入电压加到6路原边输入电路后通过6个变压器的12路副边输出。本发明采用6路原边交错并联LLC谐振变换、副边12路交错并联，大大降低输出电流脉动，大大减少电容体积和降低成本，从而实现较低成本、高效、高功率度和高可靠性的低压大电流电源装置，有利于实现批量产品化。

[技术领域]

本发明涉及开关电源技术领域，具体涉及一种基于LLC谐振变换输出低压大电流的电源电路。

[背景技术]

目前业界在输出低压大电流的电源中，如20VDC/1000A，采用的电源DCDC变换技术多是移相全桥技术，该技术变换效率相对较低，体积较大，功率密度较低；如采用单一全桥LLC谐振DCDC变换，利用LLC全桥谐振电路中MOSFET全负载范围零压开关(ZVS)、开关频率小于等于谐振频率时通过增大励磁电感大大减小关断电流，且副边整流二极管几乎没有反向恢复，这些特点皆可提升转换效率，但存在输出端电流脉动过大，需要过多的电容来滤除输出电流脉动，过多电容的电路基本上仅是理论上可行，一是需要的空间和体积很大，成本高出较多，二是因工程上布局布线的空间限制而有可靠性瓶颈，会造成最靠近副边整流管的电解电容过热，存在很大的可靠性隐患。下面对现有技术进行具体说明。

如图1所示的现有电源中的DCDC变换技术采用移相全桥技术，是成熟的软开关技术，所谓移相控制方式就是S1和S2轮流导通，各导通180度电角度，S3和S4也是如此。但是S1(或S2)和S4(或S3)不是同时导通，两者导通差一定电角度，其中S1和S2分别先于S4和S3关断，故称S1、S2组成的桥臂为超前桥臂，S3和S4组成的桥臂为滞后桥臂。以移相方式结合电感和开关结电容(或并联电容)的谐振实现开关的ZVS。但是由于滞后桥臂实现ZVS和负载电流大小有关，轻载时不能实现软开关；另输出整流二极管存在反向恢复损耗，从而影响了变换效率；且输出需要较大体积电感L滤波，增加了成本、影响了变换器体积。

如图2所示单一全桥LLC谐振DCDC变换电路结构，由于LLC谐振变换器四个开关S1～S4具有在全负载范围实现四个开关的ZVS开通，而且在开关频率小于谐振频率时开关的关断电流为变压器励磁电流，增大励磁电感可以减小开关管关断电流，大大降低关断损耗，而且副边整流二极管自然过零关断，反向恢复电流很小，这些都有利于变换器效率的提高，是目前DCDC变换中变换效率最高的电路拓扑，被各类开关电源广泛使用。但是该方案的输出端电流脉动过大，需要过多的电容来滤除输出电流脉动，过多电容的电路基本上仅是理论上可行，一是需要的空间和体积很大，成本高，而瓶颈是工程上因布局布线的空间限制，会造成最靠近副边整流管的电解电容过热，存在很大的可靠性隐患。

[发明内容]

针对上述问题，本发明提出一种采用多路交错的LLC谐振DCDC变换结构，可有效解决现有技术中存在的问题，具有高效率、高功率密度、低成本和高可靠性等优势。

为了实现以上目的，本发明的技术方案如下：

一种基于LLC谐振变换输出低压大电流的电源电路，电源电路包括6路原边输入电路和12路副边输出电路，原边为高频星型连接方式的LLC谐振电路，一个原边输入电路对应两个副边输出电路；每个原边输入电路包括两个开关、一个电感、一个谐振电容、一个变压器的原边；每个副边输出电路包括变压器一个副边、一个输出二极管或MOS管，输入电压加到6路原边输入电路后通过6个变压器的12路副边经整流作为电源输出。

进一步地，原边输入电路的变压器原边采取并联的方式连接，副边输出电路采取并联的方式连接。

进一步地，原边输入电路的每一桥臂上下管的驱动信号相差180度，不同桥臂的驱动信号相位相差120度。