[发明专利]一种磁集成全桥LLC谐振变换器

说明书

本发明公开了一种磁集成全桥LLC谐振变换器。其特征在于，包括：原边直流电源、输入滤波电容、原边逆变桥、谐振及电压变换(包括磁集成结构及谐振电容)、副边整流桥、输出滤波电容、输出负载；能量由原边直流电源提供，经过原边逆变桥开关管逆变进入谐振及电压变换部分，再经过副边整流桥二极管最后提供给负载。磁集成结构在一个磁芯中集成了谐振电感、励磁电感以及变压器，整个变换器仅含有一个磁元件，有效地减小了磁性元件的体积，提高了变换器的功率密度。本发明可在变频控制、移相控制以及变频+移相混合控制下实现大功率、小体积、高效率的能量传递，具有宽范围电压输入、增益范围广、传输效率高、容易实现软开关等优点。

技术领域

本发明涉及电力电子磁集成技术，具体涉及一种磁集成全桥LLC谐振变换器。

背景技术

由于采用软开关技术的LLC谐振变换器具有宽范围电压输入、增益范围广、传输效率高、容易实现软开关等优点，近年来发展迅速，其应用领域在不断的扩大。伴随着第三代半导体器件碳化硅、氮化镓等的应用，变换器正朝着高频率、高功率密度的方向发展。然而LLC谐振变换器中磁元件个数较多，根据统计磁元件如变压器、电感的重量占变换器的30％～40％、体积大约占20％～30％，因此磁元件成为限制变换器功率密度提升的主要因素。所以过多的磁元件会导致变换器体积和重量变大、成本增加、功率密度降低。通过一定的耦合方式，合理的设计参数，使电力电子装置中的磁元件(电感、变压器等)，集成在一个磁芯上，将多个分立元件变成一个集成磁元件，能够减小磁性器件的体积、重量，还能减小电流纹波、降低磁件损耗、改善电源动态性能，对提高电源的性能及功率密度有重要意义。

现有技术实际设计时，通常采用漏感替代法进行LLC谐振变换器电感与变压器的集成，由于漏感较小，限制了变换器工作频率范围；由于漏感不易准确控制，且变压器副边也存在漏感，导致变换器损耗增加。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种磁集成全桥LLC谐振变换器，以实现LLC谐振变换器谐振电感、励磁电感、变压器之间的集成，以及降低磁集成后的磁芯侧柱的饱和度，进而可以进一步降低磁集成后的磁芯体积，提高变换器的功率密度。