一種適合寬範圍輸出的LLC諧振變換電路及其方法與流程
2023-04-23 21:59:36 1
本發明涉及電力電子技術領域，尤其涉及一種適合寬範圍輸出的llc諧振變換電路及其方法。
背景技術：
近年來隨著新能源汽車的發展，在政策和利益的雙向帶動下，電動汽車充電機行業發展迅速，同時也帶來電動汽車充電機需求和規格的快速變化和發展。目前電動汽車充電機的輸出電壓範圍大致有兩種，200v～500v和300v～750v。根據電動汽車類型和規格的不同，在選擇充電機時需要費時選擇，給電動汽車用戶帶來了不便的同時，也降低了電動汽車充電機的使用率。為此，有需求提出要統一充電機的輸出電壓範圍為200v～750v，方便用戶的同時，也可節省充電站成本投入、提高充電機利用率。
但超寬輸出電壓範圍需求的提出，給充電機的設計帶來了更大的挑戰。為了在不增加或儘量少增加成本、不影響充電機的效率、以及不影響充電機的其它輸出性能指標(如輸出電壓紋波等)的情況下達到超寬輸出電壓範圍的目的。
因此，本領域的技術人員致力於開發一種適合寬範圍輸出的llc諧振變換電路。
技術實現要素：
有鑑於現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種適合寬範圍輸出的llc諧振變換電路及其方法，可有效拓寬電路的輸出電壓範圍，增加一個切換開關、兩顆分壓電容，所佔體積和發熱都較小，對成本和性能影響很小。
為實現上述目的，本發明提供了一種適合寬範圍輸出的llc諧振變換電路，包括輸入電容、第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管，第一全橋整流二極體、第二全橋整流二極體、第三全橋整流二極體、第四全橋整流二極體、諧振電容、諧振電感、諧振變壓器、切換開關、第一分壓電容和第二分壓電容，第一分壓電容和第二分壓電容串聯，第一分壓電容和第二分壓電容連接的端子再與切換開關的一端相連，所述的切換開關、第一分壓電容和第二分壓電容三者形成一個三埠網絡；所述的三埠網絡中兩個與第一分壓電容和第二分壓電容相連的端子分別與輸入電容的兩端相連，三埠網絡中與切換開關相連的端子與第一開關管、第四開關管組成的橋臂的中點相連，第一開關管、第四開關管組成的橋臂的中點依次連接諧振電容、諧振電感，諧振電感和第二開關管、第三開關管連接中點分別接於諧振變壓器的其中兩端，或者三埠網絡中與切換開關相連的的端子與第二開關管、第三開關管組成的橋臂的中點相連，第二開關管、第三開關管組成的橋臂的中點依次連接諧振電容、諧振電感，諧振電感和第一開關管、第四開關管連接中點分別接於諧振變壓器的其中兩端；諧振變壓器的另兩端與第一全橋整流二極體、第二全橋整流二極體、第三全橋整流二極體、第四全橋整流二極體組成的全橋整流電路相連。
所述的第一分壓電容和第二分壓電容分壓電容，可以是不參與諧振的大容值電容，也可以是參與諧振的小容值電容，所述小容值電容為電容值小於1uf的電容，所述大容值電容為電容值大於1uf的電容。
其變換方法為：在輸出電壓相對比較高時，當斷開切換開關時，使得第一分壓電容和第二分壓電容脫離電路，則所述第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管，第一全橋整流二極體、第二全橋整流二極體、第三全橋整流二極體、第四全橋整流二極體、諧振電容、諧振電感、諧振變壓器構成全橋llc諧振電路。
在輸出電壓相對比較低時，當閉合切換開關，與切換開關的一端連接的第一開關管、第四開關管)一直處於關斷狀態；則第二開關管、第三開關管、第一分壓電容和第二分壓電容、第一全橋整流二極體、第二全橋整流二極體、第三全橋整流二極體、第四全橋整流二極體、諧振電容、諧振電感、諧振變壓器構成半橋llc諧振電路。
本發明的在輸出電壓相對比較低時，使得工作電路的等效結構為半橋llc方式；在輸出電壓相對比較高時，使得工作電路的等效結構為全橋llc方式。其原理在於，全橋llc電路的輸出電壓是同等條件下半橋llc輸出電壓的兩倍，如此，可有效拓寬電路的輸出電壓範圍。
電路方面，相較於全橋llc，本發明的電路需增加一個切換開關、兩顆分壓電容，所佔體積和發熱都較小，對成本和性能影響很小。
以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特徵和效果。
附圖說明
圖1是本發明的一實施例的結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本發明的一具體實施例，一種適合寬範圍輸出的llc諧振變換電路，包括輸入電容cd1、第一開關管q1、第二開關管q2、第三開關管q3、第四開關管q4，第一全橋整流二極體d1、第二全橋整流二極體d2、第三全橋整流二極體d3、第四全橋整流二極體d4、諧振電容cr1、諧振電感lr1、諧振變壓器tr1、切換開關s1、第一分壓電容crh1和第二分壓電容crh2，第一分壓電容crh1和第二分壓電容crh2串聯，第一分壓電容crh1和第二分壓電容crh2連接的端子再與切換開關s1的一端相連，所述的切換開關s1、第一分壓電容crh1和第二分壓電容crh2三者形成一個三埠網絡；所述的三埠網絡中兩個與第一分壓電容crh1和第二分壓電容crh2相連的端子分別與輸入電容cd1的兩端相連，三埠網絡中與切換開關s1相連的端子與第一開關管q1、第四開關管q4組成的橋臂的中點相連，第一開關管q1、第四開關管q4組成的橋臂的中點依次連接諧振電容cr1、諧振電感lr1，諧振電感lr1和第二開關管q2、第三開關管q3連接中點分別接於諧振變壓器tr1的其中兩端，諧振變壓器tr1的另兩端與第一全橋整流二極體d1、第二全橋整流二極體d2、第三全橋整流二極體d3、第四全橋整流二極體d4組成的全橋整流電路相連。
如圖1所示，應用於全橋整流型的llc電路，也可應用於全波整流型的llc電路。圖1所示電路中，輸入電容cd1、四個開關管q1、q2、q3、q4，四個全橋整流二極體d1、d2、d3、d4，以及諧振電容cr1、諧振電感lr1、諧振變壓器tr1組成我們常見的全橋llc諧振電路。電容crh1和crh2串聯，兩者連接的端子再與切換開關的一端相連，三者形成一個三埠網絡。該三埠網絡的其中兩個與電容相連的端子分別與輸入電容的兩端相連，即，並結於原全橋llc電路的輸入側，三埠網絡的另外一個與切換開關相連的端子與原全橋llc電路裡兩個橋臂中任一個橋臂的中點相連。圖1所示電路為本發明實施過程中的一個實例，三埠網絡中與切換開關相連的端子是與q1和q4形成的橋臂中點相連的，應用中也可與q2和q3形成的橋臂中點相連。
在輸出電壓較高時，斷開切換開關s1，實際工作電路就是一個全橋llc電路；在輸出電壓較低時，關斷與切換開關s1相連的那組橋臂的兩個開關管，如為圖1所示電路，則關斷開關管q1和q4，同時，閉合切換開關s1，則工作電路就是一個半橋llc電路。
以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。