[发明专利]一种多端输入单端输出的准并联谐振变换器

说明书

本发明公开了一种多端输入单端输出的准并联谐振变换器，包括第一输入电容、第一直流输入电压源、第一LLC变换器、PWM Buck变换器和第二LLC谐振变换器。两个LLC变换器一次侧均采用半桥结构，二次侧采用中心抽头整流器，且两个LLC电路耦合集成一个多输入单输出变压器。其中，输入功率由一个直流变压器(DCX1)和一个两级电路进行分配和传输。本发明实现了部分功率调节和变压器的集成，同时降低了器件额定值和系统的调压应力，提高了元件的利用率，减小了无源磁性元件的尺寸。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体为一种多端输入单端输出的准并联谐振变换器。

背景技术

随着电力电子产品在工业和消费电子领域的应用，对电力电子产品的性能提出了更高的要求。与此同时，功率器件和控制电路的相对成本也有所下降(与半导体行业的总体趋势一致)。因此，通过更复杂的电路结构来提高系统性能是一个很有吸引力的选择，并提供了许多新的设计机会。功率转换系统一般可分为单级结构和多级结构。在单级结构中，多个任务(例如，输出电压调制、输入电流整形)在单个电源中实现功率级。它们电路复杂度低，控制简单，但不能在满足宽工作范围和高功率密度等要求。多级结构有多个功率转换级，每个级执行一个或多个功能。每个阶段都可以进行优化设计，只满足系统需求的一部分总体系统性能通常更好。

然而，随着LLC谐振变换器应用领域的不断发展，其对变换器的输入宽工作范围和高功率密度要求也越来越高。比如，在通信电源、数据中心以及车载充电器等领域要求变换器工作在宽输入电压范围，但同时保证输出电压稳定。因此它们对于各自相连接的电力电子变换器都具有宽电压宽负载范围的要求。而传统的单级LLC谐振变换器结构其直流变压器不能实现对输出电压的稳定调节。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种多端输入单端输出的准并联谐振变换器。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种多端输入单端输出的准并联谐振变换器，包括第一输入电容、第一直流输入电压源、第一LLC变换器、PWM Buck变换器和第二LLC谐振变换器，所述第一输入电容的一端与第一直流输入电压源的正极以及第一LLC变换器的一个输入端连接，所述第一输入电容的另一端与第一LLC变换器的另一个输入端以及PWMBuck变换器的一个输入端连接，所述PWM Buck变换器的另一个输入端与第一直流输入电压源的负极连接，所述PWM Buck变换器的两个输出端与第二LLC谐振变换器的输入端一一对应连接；所述第一LLC变换器与第二LLC谐振变换器的二次侧均采用中心抽头整流器，且第一LLC变换器与第二LLC谐振变换器耦合成一个多输入单输出变压器。

优选地，所述第一LLC变换器包括第一GaN开关管、第二开关GaN管、第一谐振电容、第一谐振电感、第一变压器、第一激励电感

第一GaN开关管的源极与第二GaN开关管的漏极相连，组成同一桥臂电路；第一谐振电容正极连接到第一GaN开关管和第二GaN开关管组成的桥臂上；第一谐振电感的一端与第一谐振电容负极连接，另一端与第一变压器原边一端相连；第一激励电感的一端与第一变压器原边一端连接，第一激励电感的另一端与第一变压器原边另一端连接；第二GaN开关管的源极、第一激励电感的另一端均与第一输入电容负极相连。

优选地，所述第一GaN开关管两端并联有第一并联二极管以及第一并联寄生电容，所述第二GaN开关管两端并联有第二并联二极管以及第二并联寄生电容。

优选地，所述第二LLC谐振变换器包括第三GaN开关管、第四GaN开关管、第二谐振电容、第二谐振电感，所述第三GaN开关管的漏极与所述PWM Buck变换器的一个输出端连接，第三GaN开关管的源极与第四GaN开关管的漏极相连，组成同一桥臂电路；第二谐振电容正极连接到第三GaN开关管和第四GaN开关管组成的桥臂上；所述第二谐振电感的一端与第二谐振电容负极相连，另一端与第一变压器原边的一端相连，所述第一变压器原边的另一端、第四GaN开关管的源极与所述PWM Buck变换器的另一个输出端连接。