[实用新型]一种全桥LLC变换器

说明书

本实用新型提供了一种全桥LLC变换器，涉及共模噪声抑制技术领域。所述全桥LLC变换器包括第一MOSFET开关、第二MOSFET开关、第三MOSFET开关、第四MOSFET开关、第一寄生电容、第二寄生电容、第一谐振电容、第二谐振电容、第一谐振电感、第二谐振电感、变压器、电源、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电容、第二电容、第三寄生电容以及第四寄生电容。本实用新型通过将谐振电感与谐振电容分成两个相等的谐振电感和电容，对称放置于变压器的两端，保持总的谐振电感和电容的值不变，因此在相同的开关频率和负载下LLC变换器软开关状态不受影响，并进行了变压器的绕组匹配，有效抑制了共模噪声。

技术领域

本实用新型关于共模噪声抑制技术领域，具体的讲是一种全桥LLC变换器。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本实用新型的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

目前，共模抵消技术分为有源注入和无源补偿，其中无源补偿、平面变压器的研究主要集中在反激变换器。

图1为现有技术中的全桥LLC CM EMI模型示意图，如图1所示，变压器原副边之间加入了电场屏蔽。这种方式减小了原边对副边共模电流，理想情况下，副边整流桥的两个桥臂中点对屏蔽层的寄生电容相等的情况下，副边对屏蔽层的共模电流正好相互抵消。而实际变压器在绕制结构中，副边绕组对屏蔽层的面积不同，如图2所示的LLC变压器的结构图中，Core为磁芯，Pri1为第一原边绕组，Pri2为第二原边绕组，Sec1为第一副边绕组，Sec2为第二副边绕组，Shielding1为第一屏蔽层，Shielding2为第二屏蔽层，第一屏蔽层和第二屏蔽层距离磁芯中轴线的半径分别r₁、r₂，且r₁＜r₂，副边绕组和两个屏蔽层之间等效电容的相对面积不等，所以副边绕组两个输出端子对屏蔽层的寄生电容不相等，导致实际的共模电流不能完全抵消。

采用部分屏蔽加补偿电容的方式以实现共模电流的抵消。这种方式的主要缺点是补偿电容的位置，一致性难以保证，补偿电容的大小需要根据每个变压器单独调节。

有源EMI滤波器，需要增加检测、控制、放大、注入电路，有源滤波器的有效范围受检测和控制电路带宽影响较大。

采用平面变压器的方式实现共模抵消，主要的研究集中在反激变换器和半桥LLC变换器。这类拓扑的特点如图3(a)、图3(b)所示，变压器的原边一端接在固定电位，原边另外一端接开关管，副边绕组的一端接输出的地或输出正端(固定电位)，副边绕组另一端接二极管或开关管。以固定电位为参考(Vin正端和Vo负端)，Pri1和Sec1在开关动作瞬间，跳变电压大小和方向相同，这两个绕组之间没有共模电流流过。在全桥LLC变换器中，原边和副边的4个端子同时在跳变，所以基于原副边绕组单端电位跳变的绕组匹配方式不能直接用于全桥LLC变换器的变压器设计。

此外，采用屏蔽的方式时，屏蔽层的加入会引起涡流损耗，导致系统的效率降低。对于原副边交错绕制结构的变压器，需要在每个原边和副边之间加入屏蔽层，这样需要加入多个屏蔽层，制造成本大幅增加。采用电容补偿的方式时，补偿电容位置、一致性，以及拓宽有效频率范围有待解决。采用有源滤波器的方式时需要增加额外的检测放大控制电路，且有效工作范围也受限于检测放大电路的增益带宽和系统的稳定性。采用平面变压器的方式时对于原、副边四个端点电位同时跳变的情况，能够减小共模电流，不能完全实现共模抵消。

因此，如何研究和开发出一种新的方案，其能够实现共模抵消是本领域亟待解决的技术难题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种全桥LLC变换器，通过将谐振电感与谐振电容分成两个相等的谐振电感和电容，分别对称放置于变压器的两端，保持总的谐振电感和电容的值不变，因此在相同的开关频率和负载下，LLC变换器软开关状态不受影响，实现了原副边共模电流的抵消，有效地抑制了共模噪声。