[发明专利]一种新型三电平倍频LLC谐振变换器

摘要

一种新型三电平倍频LLC谐振变换器，包括依次连接的输入分压电容、开关桥臂、谐振腔、变压器和整流滤波电路；输入分压电容由串联连接的两个电容组成，两个电容的另一端分别与电源的正负极连接；开关桥臂是由带有体二极管或外部并联二极管的四个开关管的漏源极依次串联连接，位于开关桥臂两端的开关管的漏源极分别与电源的正负极相连，中间两个开关管的中间连接点与两个电容的中间连接点相连；谐振腔由谐振电感、谐振电容和变压器励磁电感依次串联组成，谐振电感另一端与第一开关管和第二开关管的中间连接点相连，变压器励磁电感另一端与第三开关管和第四开关管的中间连接点相连；变压器副边与整流滤波电路的输入端相连；本发明通过合理设计开关管的驱动发波，实现了对开关管电压应力箝位，同时达到了谐振腔功率器件倍频工作的效果。

主权项

1.一种新型三电平倍频LLC谐振变换器，其特征在于：包括依次连接的输入分压电容(1)、开关桥臂(2)、谐振腔(3)、变压器(4)和整流滤波电路(5)；所述输入分压电容(1)由串联连接的第一电容(C1)和第二电容(C2)组成，第一电容(C1)和第二电容(C2)的另外一端分别与电源的正极和负极连接；所述开关桥臂(2)由带有体二极管或外部并联二极管的第一开关管(Q1)、第二开关管(Q2)、第三开关管(Q3)和第四开关管(Q4)的漏源极依次串联连接，位于开关桥臂两端的第一开关管(Q1)的漏极和第四开关管(Q4)的源极分别与电源的正极和负极相连接，所述第二开关管(Q2)和第三开关管(Q3)的中间连接点与输入分压电容(1)中第一电容(C1)和第二电容(C2)的中间连接点相连接；所述谐振腔(3)是由电感(Lr)、电容(Cr)和变压器励磁电感(Lm)依次串联组成谐振电路，所述电感(Lr)的另一端与开关桥臂(2)中的第一开关管(Q1)和第二开关管(Q2)的中间连接点相连接，所述变压器励磁电感(Lm)的另一端与开关桥臂(2)中的第三开关管(Q3)和第四开关管(Q4)的中间连接点相连接；变压器(4)的副边与整流滤波电路(5)的输入端相连接；所述整流滤波电路(5)是采用通用的整流桥和输出端并联滤波电容的方式进行整流滤波；各开关管的驱动过程为：从t1到T之间为一个开关周期，第一开关管(Q1)和第二开关管(Q2)驱动为带死区互补，第一开关管(Q1)驱动的占空比为25％，第三开关管(Q3)和第四开关管(Q4)驱动为带死区互补，第三开关管(Q3)驱动的占空比为75％；t1时刻第一开关管(Q1)和第三开关管(Q3)同时导通，第二开关管(Q2)和第四开关管(Q4)关断；在t2时刻，第一开关管(Q1)先关断，第三开关管(Q3)继续导通，通过第二开关管(Q2)并联的第二二极管(D2)续流，经过死区时间tdead到t3时刻第二开关管(Q2)零电压开通；在t3～t4时间，通过第二开关管(Q2)和第三开关管(Q3)续流及反向谐振；t4时刻第三开关管(Q3)关断，通过第四开关管(Q4)并联的第四二极管(D4)续流；经过死区时间tdead到t5时刻第四开关管(Q4)零电压开通；在t5～t6时间，通过第二开关管(Q2)和第四开关管(Q4)续流及正向谐振；t6时刻第四开关管(Q4)关断，第二开关管(Q2)继续导通，通过第三开关管(Q3)并联的第三二极管(D3)续流；经过死区时间tdead到t7时刻第三开关管(Q3)零电压开通；在t7～t8时间，通过第二开关管(Q2)和第三开关管(Q3)续流及反向谐振；t8时刻第二开关管(Q2)关断，通过第一开关管(Q1)并联的第一二极管(D1)续流；经过死区时间tdead到周期T结束，进入下一个周期第一开关管(Q1)零电压开通。