[发明专利]一种将LLC用于餐厅服务机器人的电源电路及控制方法

说明书

本发明公开了一种将LLC用于餐厅服务机器人的电源电路及控制方法。本发明针对服务机器人在餐厅工作的不同场合比如待机，迎宾，打菜，移动，搬运等，设计一种LLC拓扑的电源电路，所述电路采用全桥双谐振腔LLC拓扑结构，通过N沟道场效应管的多种开关组合实现全功率范围内电能高效转换，根据餐厅内服务机器人不同工作情况，设立四种工作模式：待机模式、轻载模式、中载模式、重载模式，分别对应不同电路结构和控制方法。本发明在满足LLC窄频范围工作的情况下，实现机器人伺服电源全功率范围内的高效率，避免了长时间工作系统损耗大发热量大，可以延长电源寿命，同时降低了伺服电源对其他辅助电源的干扰，增强系统可靠性，降低能耗。

技术领域

本发明涉及开关变换器技术领域，具体涉及一种将LLC用于餐厅服务机器人的电源电路及控制方法。

背景技术

电力电子领域发展迅猛，开关变换器应用越来越广泛。人们对开关变换器提出更多要求：高功率密度、高效率和高可靠性。在机器人伺服系统中，一个稳定可靠且效率高的电源尤为重要，电源质量的好坏直接关系到整个机器人控制系统的健壮性。传统伺服系统中，往往在整流模块之后直接连接逆变器，对机器人的伺服电机进行驱动，很容易对伺服系统中给控制电路供电的辅助电源造成干扰。

使用LLC谐振变换器作为变换器，具有诸多优点，比如低噪声、低应力、低开关损耗、隔离等。LLC谐振变换器一般采用变频控制和定频控制两种工作方式，然而当负载变化范围很宽时，单独采用变频控制的LLC谐振变换器工作频率变化范围宽，使得磁性元件设计困难，同时造成轻载时效率低下。使用传统LLC谐振变换器作为餐厅服务机器人伺服系统供电电路，无法同时发挥其高效率和高增益的特点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种将LLC用于餐厅服务机器人的电源电路及控制方法，通过LLC多种工作模式的切换，能够满足餐厅服务机器人不同应用场合比如待机，打菜，移动，搬运重物等的应用。满足餐厅服务机器人伺服电源电路对不同负载下低噪声，低应力，开关损耗低，高效率和高可靠性的要求。

本发明是通过以下技术方案来实现上述发明目的的：

一种将LLC用于餐厅服务机器人的电源电路，包括：全桥电路、第一谐振腔、第二谐振腔、变压器、整流网络和第五、第六N沟道场效应管Q5、Q6；

所述全桥电路包括第一、第二、第三、第四N沟道场效应管Q1、Q2、Q3、Q4。输入电压的正极与第一N沟道场效应管Q1的漏极相连，负极与第二N沟道场效应管Q2的源极相连。第一N沟道场效应管Q1的漏极和源极分别与第三N沟道场效应管Q3的漏极和第二N沟道场效应管Q2的漏极相连。第二N沟道场效应管Q2的源极与第四N沟道场效应管Q4的源极相连。第四N沟道场效应管Q4的漏极与第三N沟道场效应管Q3的源极相连。

所述第一谐振腔包括第一谐振电感Lr1和第一谐振电容Cr1；第五N沟道场效应管Q5的漏极与第一N沟道场效应管Q1的源极相连，源极与第一谐振电感Lr1的一边相连。第一谐振电容Cr1的一边与第一谐振电感Lr1的另一边相连，另一边与变压器原边线圈的1端相连。

所述第二谐振腔包括第二谐振电感Lr2和第二谐振电容Cr2；第六N沟道场效应管Q6的漏极与第一N沟道场效应管Q1的源极相连，源极与第二谐振电感Lr2的一边相连。第二谐振电容Cr2的一边与第二谐振电感Lr2的另一边相连，另一边与变压器原边线圈的1端相连。

变压器原边线圈的2端与第四N沟道场效应管的漏极相连。

所述整流网络包括第一、第二、第三、第四二极管D1、D2、D3、D4和第三电容C3。第一二极管D1的负极与第二二极管D2的负极相连，正极与第三二极管D3的负极相连。第四二极管D4的正极与第三二极管D3的正极相连，负极与第二二极管D2的正极相连。第三电容C3的一边与第二二极管D2的负极相连，另一边与第四二极管D4的正极相连。