一种新颖的LLC谐振变换器

技术领域

本发明涉及电池电压互相切换的双向DC/DC变换器的领域，具体涉及一种新颖的LLC谐振变换器。

背景技术

高效率与高功率密度是开关电源变换器一直以来追求的目标与发展方向。对于由功率器件组成的变换器电路，开关频率的提高会引起功率器件开关损耗的增加，最终导致变换器效率降低，特别是对于高频变换器。所以，为了减小开关损耗，谐振软开关技术应运而生。

但是在一些场合下，电池电压需要在两种不同的电压等级之间进行切换操作，当直流输出电压发生变化时，全桥LLC谐振变换器归一化直流增益会发生改变，在同等条件下，有可能导致LLC谐振变换器进入容性区域，造成开关管无法实现零电压开关，使得器件损耗大幅增加，严重可导致机器发生不可逆故障。因此获得一种解决上述缺陷的LLC谐振变换器十分重要。

发明内容

为了解决现有方案中存在的以上技术问题，本发明提供一种新颖的LLC谐振变换器，包括依次连接的驱动电路、谐振网络、变压器传输网络和整流滤波网络，全桥开关网络输入端与输入直流源相连，全桥开关网络的输出端与谐振网络输入端相连，变压器传输网络通过谐振网络连接全桥开关网络，整流滤波网络的输入端连接变压器传输网络的输出端；谐振网络包括第一电感L1和第一电容C1，所述变压器传输网络包括第一变压器T1以及与第一变压器T1串联的第二变压器T2，所述第一电感L1串联在第一变压器T1的原边，第一电容C1与第二变压器T2的原边串联，还包括第一开关S1，第一开关S1与第二变压器T2的原边并联。还包括第二电感L2，所述第一变压器T1和第二变压器T2串联后与第二电感L2并联。

驱动电路包括全桥开关网络，包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4，所述第一开关管Q1与所述第二开关管Q2相串联形成第一串联支路，所述第三开关管Q3与所述第四开关管Q4相串联形成第二串联支路，所述第一串联支路与所述第二串联支路相并联形成第一并联支路，第一开关管Q1与所述第二开关管Q2的连接点通过第一电感L1连接第一变压器T1的原边；所述第三开关管Q3与所述第四开关管Q4的连接点通过第一电容C1连接第二变压器T2的原边。

第一变压器T1的副边与所述第二变压器T2的副边分别连接所述整流滤波网络。

整流滤波网络包括第一整流桥D1、第二整流桥D2，所述第一整流桥D1与所述第一变压器T1的副边所连接，所述第二整流桥D2与所述第二变压器T2的副边所连接，所述第一整流桥D1的正极与所述第二整流桥D2的正极相连接形成第一正极，所述第一整流桥D1的负极与所述第二整流桥D2的负极相连接形成第一负极。还包括第二电容C2，所述第二电容C2的一端与第一正极相连接，第二电容C2的另一端与第一负极相连接。

整流滤波网络的输出端并联有第一电池组BT1和第二电池组BT2，还包括第二开关S2，所述第二开关S2的第一端电性连接第一正极，第二开关S2的第二端分别连接第一电池组BT1和第二电池组BT2。第一电池组BT1的电压为第二电池组BT2电压的两倍。

本发明结构简单，当电池电压发生改变，通过增加的第一开关S1，使得LLC谐振变换器归一化直流增益M

附图说明

图1为是现有的双有源桥式变换器；

图2为是现有的一种LLC谐振变换器交流等效模型；；

图3为本发明提出的一种新颖的LLC谐振变换器(第一开关S1闭合)；

图4为本发明提出的一种新颖的LLC谐振变换器(第一开关S1打开)；

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明，从而对本发明要求保护的范围作出更清楚地限定，下面就本发明的某些具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是，以下仅是本发明构思的某些具体实施方式仅是本发明的一部分实施例，其中对于相关结构的具体的直接的描述仅是为方便理解本发明，各具体特征并不当然、直接地限定本发明的实施范围。

如图1所示，在一些场合下，电池的电压需要在两种不同的电压等级之间进行切换，例如第一电池组BT1的电压为V

为了更加具体地说明以上问题，分析如下：图2是现有的一种LLC谐振变换器的交流等效模型。由图2可推导出全桥LLC谐振变换器归一化直流增益表达式：

其中，电感系数k；品质因数Q；谐振频率f

因此，本发明提供一种新颖的LLC谐振变换器，包括依次连接的驱动电路、谐振网络、变压器传输网络和整流滤波网络，全桥开关网络输入端与输入直流源相连，全桥开关网络的输出端与谐振网络输入端相连，变压器传输网络通过谐振网络连接全桥开关网络，整流滤波网络的输入端连接变压器传输网络的输出端；谐振网络包括第一电感L1和第一电容C1，所述变压器传输网络包括第一变压器T1以及与第一变压器T1串联的第二变压器T2，所述第一电感L1串联在第一变压器T1的原边，第一电容C1与第二变压器T2的原边串联，还包括第一开关S1，第一开关S1与第二变压器T2的原边并联。还包括第二电感L2，所述第一变压器T1和第二变压器T2串联后与第二电感L2并联。

其中第一变压器T1、第二变压器T2的原、副边的变比为N：1。

驱动电路包括全桥开关网络，包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4，所述第一开关管Q1与所述第二开关管Q2相串联形成第一串联支路，所述第三开关管Q3与所述第四开关管Q4相串联形成第二串联支路，所述第一串联支路与所述第二串联支路相并联形成第一并联支路，第一开关管Q1与所述第二开关管Q2的连接点通过第一电感L1连接第一变压器T1的原边；所述第三开关管Q3与所述第四开关管Q4的连接点通过第一电容C1连接第二变压器T2的原边。其中驱动电路还可以为其他驱动控制谐振网络的电路。

第一变压器T1的副边与所述第二变压器T2的副边分别连接所述整流滤波网络。

整流滤波网络包括第一整流桥D1、第二整流桥D2，所述第一整流桥D1与所述第一变压器T1的副边所连接，所述第二整流桥D2与所述第二变压器T2的副边所连接，所述第一整流桥D1的正极与所述第二整流桥D2的正极相连接形成第一正极，所述第一整流桥D1的负极与所述第二整流桥D2的负极相连接形成第一负极。还包括第二电容C2，所述第二电容C2的一端与第一正极相连接，第二电容C2的另一端与第一负极相连接。

整流滤波网络的输出端并联有第一电池组和第二电池组，还包括第二开关S2，所述第二开关S2的第一端电性连接第一正极，第二开关S2的第二端分别连接第一电池组和第二电池组。第一电池组的电压为第二电池组电压的两倍，即第一电池BT1的电压为V

如图3所示，闭合第一开关S1，切换第二开关S2至第一电池组BT1电压V

本发明结构简单，当电池电压发生改变，通过增加的第一开关S1，使得LLC谐振变换器归一化直流增益M

上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。