一種半橋llcpfm變頻電路及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電力變換【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種半橋LLCPFM變頻電路及其控制方法，包括開關(guān)電路、LLC諧振電路和整流輸出電路；開關(guān)電路由兩組半橋子模塊級聯(lián)而成，每組半橋子模塊包括2個MOSFET管，兩組半橋子模塊的中間節(jié)點連接LLC諧振電路的電壓輸入側(cè)，LLC諧振電路的電壓輸出側(cè)連接整流輸出電路。根據(jù)負(fù)載的電流值或電壓值發(fā)出PWM信號給開關(guān)電路；開關(guān)電路根據(jù)PWM信號生成驅(qū)動信號提供給兩組半橋子模塊，以便實現(xiàn)軟開關(guān)變換。本發(fā)明采用LLC串聯(lián)諧振技術(shù)實現(xiàn)零電壓開關(guān)，降低電路的開關(guān)損耗，實現(xiàn)高效的半橋軟開關(guān)變換，采用電氣對稱拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計，使電路反應(yīng)快速，提高了電路穩(wěn)定性且減小了電路的體積和重量。
【專利說明】—種半橋LLCPFM變頻電路及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力變換【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種半橋LLCPFM變頻電路及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著開關(guān)電源的發(fā)展，軟開關(guān)技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，現(xiàn)已研究出了不少高效率的電路拓?fù)?，主要有諧振型的軟開關(guān)拓?fù)浜蚉WM型的軟開關(guān)拓?fù)洹＝鼛啄陙?，隨著半導(dǎo)體器件制造技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)管的導(dǎo)通電阻，寄生電容和反向恢復(fù)時間越來越小，這為諧振變換器的發(fā)展提供了又一次機遇。如何利用諧振電路實現(xiàn)軟開關(guān)變換，從而提高開關(guān)電源的效率成了目前人們迫切希望解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提出一種半橋LLCPFM變頻電路及其控制方法，采用電氣對稱拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了聞效、快速的半橋軟開關(guān)變換，電路體積小且穩(wěn)定性聞。
[0004]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]第一方面，提供一種半橋LLCPFM變頻電路，包括開關(guān)電路、LLC諧振電路和整流輸出電路；
[0006]所述開關(guān)電路由兩組半橋子模塊級聯(lián)而成，每組半橋子模塊包括2個MOSFET管，兩組半橋子模塊的中間節(jié)點連接LLC諧振電路的電壓輸入側(cè)，LLC諧振電路的電壓輸出側(cè)連接整流輸出電路，兩組半橋子模塊的的控制極分別連接輸入的一對相位互補的開關(guān)信號。
[0007]其中，所述兩組半橋子模塊中的一組半橋子模塊包括MOSFET管Sl-1和MOSFET管
51-2，其中MOSFET管Sl-1的漏極連接開關(guān)信號的正極輸入端，MOSFET管Sl-1的源極連接MOSFET管S1-2的漏極，MOSFET管S1-2的源極連接中間節(jié)點；M0SFET管Sl-1的柵極連接電阻R8的一端，電阻R8的另一端連接MOSFET管Sl-1的源極；M0SFET管S1-2的柵極連接電阻R2的一端，電阻R2的另一端連接MOSFET管S1-2的源極；
[0008]所述兩組半橋子模塊中的另一組半橋子模塊包括MOSFET管S2_l和MOSFET管
52-2，其中MOSFET管S2-1的漏極連接中間節(jié)點，MOSFET管S2-1的源極連接MOSFET管S2-2的漏極，MOSFET管S2-2的源極連接開關(guān)信號的負(fù)極輸入端；M0SFET管S2-1的柵極連接電阻R3的一端，電阻R3的另一端連接MOSFET管S2-1的源極；M0SFET管S2-2的柵極連接電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端連接MOSFET管S2-2的源極。
[0009]其中，所述LLC諧振電路包括諧振電容CS1、諧振電容CS2、諧振電感LR和主變壓器TR，主變壓器TR集成有漏感Ls和激磁電感Lm，其中，諧振電感LR的輸入端連接中間節(jié)點，諧振電感LR的輸出端連接主變壓器TR的原邊繞組的一端，主變壓器TR的原邊繞組的另一端分別連接諧振電容CSl的一端和諧振電容CS2的一端，諧振電容CSl的另一端連接開關(guān)信號的正極輸入端，諧振電容CS2的另一端連接開關(guān)信號的負(fù)極輸入端，主變壓器TR的副邊繞組連接整流輸出電路。
[0010]其中，所述整流輸出電路包括輸出電容C8、輸出電容C9、二極管D1-1、二極管D1-2、二極管D2-1和二極管D2-2，其中，主變壓器TR的副邊繞組的一端分別連接二極管D2-1的陰極和二極管Dl-1的陽極；主變壓器TR的副邊繞組的另一端分別連接二極管D1-2的陰極和二極管D2-2的陽極，二極管D2-1的陽極和二極管D1-2的陽極分別連接輸出電容C8的一端，二極管Dl-1的陰極和二極管D2-2的陰極分別連接輸出電容C8的另一端，輸出電容C8和輸出電容C9并聯(lián)，輸出電容C9的兩端還并聯(lián)負(fù)載，從而產(chǎn)生輸出電壓。
[0011]其中，所述諧振電容CSl并聯(lián)二極管D2，諧振電容CS2并聯(lián)二極管D3。
[0012]其中，所述二極管Dl-1的陰極還連接電容C5的一端，電容C5的另一端通過電阻R4連接二極管Dl-1的陽極；
[0013]所述二極管D2-1的陰極還連接電容Cll的一端，電容Cll的另一端通過電阻R5連接二極管D2-1的陽極；
[0014]所述二極管D2-2的陰極還連接電容ClO的一端，電容ClO的另一端通過電阻R7連接二極管D2-2的陽極；
[0015]所述二極管D1-2的陰極還連接電容C12的一端，電容C12的另一端通過電阻R6連接二極管D1-2的陽極。
[0016]其中，所述輸出電容C9還并聯(lián)輸出電容CF。
[0017]其中，所述開關(guān)信號的正極輸入端通過電容C7接地，開關(guān)信號的負(fù)極輸入端通過電容C6接地。
[0018]其中，所述MOSFET管S1-1的源極和MOSFET管S1-2的漏極分別連接雙向二極管Dl的陰極，雙向二極管Dl的陽極接地，所述MOSFET管S2-1的源極和MOSFET管S2-2的漏極分別連接雙向二極管D8的陽極，雙向二極管D8的陰極接地，雙向二極管Dl的陰極和雙向二極管D8的陽極通過電容Cl連接。
[0019]第二方面，提供一種應(yīng)用于如上述的半橋LLCPFM變頻電路的控制方法，包括:
[0020]根據(jù)負(fù)載的電流值或電壓值，以及LLC諧振電路的電壓增益與開關(guān)頻率的關(guān)系發(fā)出PWM信號給所述開關(guān)電路；
[0021]所述開關(guān)電路將PWM信號隔離放大后生成驅(qū)動信號，分別提供給兩組半橋子模塊，以便實現(xiàn)軟開關(guān)變換。
[0022]本發(fā)明的有益效果在于:一種半橋LLCPFM變頻電路及其控制方法，包括開關(guān)電路、LLC諧振電路和整流輸出電路；所述開關(guān)電路由兩組半橋子模塊級聯(lián)而成，每組半橋子模塊包括2個MOSFET管，兩組半橋子模塊的中間節(jié)點連接LLC諧振電路的電壓輸入側(cè)，LLC諧振電路的電壓輸出側(cè)連接整流輸出電路，兩組半橋子模塊的的控制極分別連接輸入的一對相位互補的開關(guān)信號。根據(jù)負(fù)載的電流值或電壓值，以及LLC諧振電路的電壓增益與開關(guān)頻率的關(guān)系發(fā)出PWM信號給所述開關(guān)電路；所述開關(guān)電路將PWM信號隔離放大后生成驅(qū)動信號分別提供給兩組半橋子模塊，以便實現(xiàn)軟開關(guān)變換。本發(fā)明采用LLC串聯(lián)諧振技術(shù)實現(xiàn)MOSFET管的零電壓開關(guān)，從而大大降低電路的開關(guān)損耗，實現(xiàn)了高效的半橋軟開關(guān)變換，采用電氣對稱拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計，降低了電氣應(yīng)力使電路反應(yīng)快速，提高了電路穩(wěn)定性且減小了電路的體積和重量?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對本發(fā)明實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)本發(fā)明實施例的內(nèi)容和這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1是本發(fā)明提供的半橋LLCPFM變頻電路的電路不意圖。
[0025]圖2是本發(fā)明提供的半橋LLCPFM變頻電路的LLC諧振電路波形示意圖。
【具體實施方式】
[0026]為使本發(fā)明解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案和達(dá)到的技術(shù)效果更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027]如圖1所不，為本發(fā)明提供的半橋LLCPFM變頻電路的電路不意圖。
[0028]一種半橋LLCPFM變頻電路，包括開關(guān)電路、LLC諧振電路和整流輸出電路；
[0029]所述開關(guān)電路由兩組半橋子模塊級聯(lián)而成，每組半橋子模塊包括2個MOSFET管，兩組半橋子模塊的中間節(jié)點連接LLC諧振電路的電壓輸入側(cè)，LLC諧振電路的電壓輸出側(cè)連接整流輸出電路，兩組半橋子模塊的的控制極分別連接輸入的一對相位互補的開關(guān)信號。
[0030]本發(fā)明采用LLC串聯(lián)諧振技術(shù)實現(xiàn)MOSFET管的零電壓開關(guān)，從而大大降低電路的開關(guān)損耗，實現(xiàn)了高效的半橋軟開關(guān)變換，采用電氣對稱拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計，降低了電氣應(yīng)力使電路反應(yīng)快速，提高了電路穩(wěn)定性且減小了電路的體積和重量。
[0031 ] 其中，所述兩組半橋子模塊中的一組半橋子模塊包括MOSFET管Sl-1和MOSFET管
51-2，其中MOSFET管Sl-1的漏極連接開關(guān)信號的正極輸入端，MOSFET管Sl-1的源極連接MOSFET管S1-2的漏極，MOSFET管S1-2的源極連接中間節(jié)點；M0SFET管Sl-1的柵極連接電阻R8的一端，電阻R8的另一端連接MOSFET管Sl-1的源極；M0SFET管S1-2的柵極連接電阻R2的一端，電阻R2的另一端連接MOSFET管S1-2的源極；
[0032]所述兩組半橋子模塊中的另一組半橋子模塊包括MOSFET管S2-1和MOSFET管
52-2，其中MOSFET管S2-1的漏極連接中間節(jié)點，MOSFET管S2-1的源極連接MOSFET管S2-2的漏極，MOSFET管S2-2的源極連接開關(guān)信號的負(fù)極輸入端；M0SFET管S2-1的柵極連接電阻R3的一端，電阻R3的另一端連接MOSFET管S2-1的源極；M0SFET管S2-2的柵極連接電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端連接MOSFET管S2-2的源極。
[0033]MOSFET管的柵極和源極之間通過電阻連接，可防止靜電擊穿MOSFET管。電阻的阻值大小是根據(jù)開關(guān)頻率計算出來的，一般為幾歐至幾十歐。
[0034]其中，所述LLC諧振電路包括諧振電容CS1、諧振電容CS2、諧振電感LR和主變壓器TR，主變壓器TR集成有漏感Ls和激磁電感Lm，其中，諧振電感LR的輸入端連接中間節(jié)點，諧振電感LR的輸出端連接主變壓器TR的原邊繞組的一端，主變壓器TR的原邊繞組的另一端分別連接諧振電容CSl的一端和諧振電容CS2的一端，諧振電容CSl的另一端連接開關(guān)信號的正極輸入端，諧振電容CS2的另一端連接開關(guān)信號的負(fù)極輸入端，主變壓器TR的副邊繞組連接整流輸出電路。
[0035]與主變壓器TR的原邊繞組連接的MOSFET管工作在ZVS，與主變壓器TR的副邊繞組連接的整流二極管工作在ZCS。
[0036]其中，所述整流輸出電路包括輸出電容C8、輸出電容C9、二極管D1-1、二極管D1-2、二極管D2-1和二極管D2-2，其中，主變壓器TR的副邊繞組的一端分別連接二極管D2-1的陰極和二極管Dl-1的陽極；主變壓器TR的副邊繞組的另一端分別連接二極管D1-2的陰極和二極管D2-2的陽極，二極管D2-1的陽極和二極管D1-2的陽極分別連接輸出電容C8的一端，二極管Dl-1的陰極和二極管D2-2的陰極分別連接輸出電容C8的另一端，輸出電容C8和輸出電容C9并聯(lián)，輸出電容C9的兩端還并聯(lián)負(fù)載，從而產(chǎn)生輸出電壓。
[0037]如圖2所示，為本發(fā)明提供的半橋LLCPFM變頻電路的LLC諧振電路波形示意圖。其中，Vgsl-1，Vgsl-2，Vgs2-l 和 Vgs2-2 分別代表 MOSFET 管 S1-1, MOSFET 管 S1-2, MOSFET管S2-1和MOSFET管S2-2的開關(guān)信號，Vgsl-1和Vgs 1-2相同，Vgs2_l和Vgs2_2相同，Vgsl-1和Vgs2-1互補。Icsl和Ics2為流過諧振電容CSl和諧振電容CS2的電流，Va為LLC諧振電路的輸出電壓信號，Idl-l，Idl-2，Id2-l和Id2-2分別為流過二極管D1-1，二極管D1-2，二極管D2-1和二極管D2-2的電流。
[0038]此LLC諧振電路有兩個諧振環(huán)節(jié)。一個諧振環(huán)節(jié)由諧振電感LR、諧振電容CS構(gòu)成，其諧振頻率為fr ;此諧振電容CS為兩個相同容量的諧振電容CSl和諧振電容CS2并聯(lián)之后的等效電容，兩個容量相同的諧振電容CSl和諧振電容CS2并聯(lián)后容量增加一倍。另一個諧振環(huán)節(jié)由激磁電感Lm、諧振電感LR和諧振電容CS構(gòu)成,其諧振頻率為fm。兩個諧振頻率的計算公式如下:
[0039]fr=l/[2 JI (LR ? CS) 1/2]；
[0040]fm=l/ {2 3i [ (LR+Lm) ? CS] 1/2}。
[0041]根據(jù)工作頻率的不同，可以將電路分為fm〈f〈fr，f=fr, f>fr三個工作頻率范圍。在這三個工作頻率范圍中，均可以實現(xiàn)軟開關(guān)的零電壓開通，從而減小了開關(guān)電路的開通損耗。同時在fm〈f〈fr工作頻率范圍，與主變壓器TR的副邊繞組連接的二極管的電流自然過零，可實現(xiàn)零電流關(guān)斷，不存在反向恢復(fù)問題，因此，fm〈f〈fr是LLC諧振電路的主要工作頻率區(qū)間。LLC諧振電路的穩(wěn)態(tài)具體工作過程如下:
[0042]一個開關(guān)周期內(nèi)，共有6個工作階段，分別為tl~t2階段，t2~t3階段，t3~t4階段，t4~t5階段、t5~t6和t6~t7階段。
[0043]I) tl~t2階段:當(dāng)t=tl時，MOSFET管S2-1和MOSFET管S2-2關(guān)斷，諧振電流給MOSFET管Sl-1和MOSFET管S1-2的寄生電容放電，一直到MOSFET管Sl-1和MOSFET管
S1-2上的電壓為零，然后MOSFET管Sl-1和MOSFET管S1-2的體內(nèi)二級管導(dǎo)通。此階段二極管Dl-1和二極管D1-2導(dǎo)通，激磁電感Lm上的電壓被輸出電壓鉗位，因此，只有漏感Ls和諧振電感LR同諧振電容CS1、諧振電容CS2參與諧振。
[0044]2)t2~t3階段:當(dāng)t=t2時，MOSFET管S1-1和MOSFET管S1-2在零電壓的條件下導(dǎo)通，主變壓器TR的原邊繞組承受正向電壓；二極管Dl-1和二極管D1-2繼續(xù)導(dǎo)通，MOSFET管S2-1和MOSFET管S2-2及二極管D2-1和二極管D2-2截止。此時諧振電容CS1、諧振電容CS2同漏感Ls、諧振電感LR參與諧振,而激磁電感Lm不參與諧振。
[0045]3)t3~t4階段:當(dāng)t=t3時，MOSFET管S1-1和MOSFET管S1-2仍然導(dǎo)通，而二極管Dl-1、二極管D1-2與二極管D2-1、二極管D2-2處于關(guān)斷狀態(tài)，主變壓器TR的副邊繞組與電路脫開，此時激磁電感Lm，諧振電感LR，漏感Ls和諧振電容CS1、諧振電容CS2 —起參與諧振。實際電路中激磁電感Lm>>漏感Ls，因此，在這個階段可以認(rèn)為激磁電流和諧振電流都保持不變。
[0046]4) t4?t5階段:當(dāng)t=t4時，MOSFET管S1-1和MOSFET管S1-2關(guān)斷，諧振電流給MOSFET管S2-1和MOSFET管S2-2的寄生電容放電，一直到MOSFET管S2-1和MOSFET管
S2-2上的電壓為零，然后MOSFET管S2-1和MOSFET管S2-2的體內(nèi)二級管導(dǎo)通。此階段二極管D2-1和二極管D2-2導(dǎo)通，激磁電感Lm上的電壓被輸出電壓鉗位，因此，只有漏感Ls和諧振電感LR同諧振電容CS1、諧振電容CS2參與諧振。
[0047]5) t5?t6階段:當(dāng)t=t5時，MOSFET管S2-1和MOSFET管S2-2在零電壓的條件下導(dǎo)通，主變壓器TR的原邊繞組承受反向電壓；二極管D2-1和二極管D2-2繼續(xù)導(dǎo)通，而MOSFET管Sl-1、MOSFET管S1-2、二極管D1-1和二極管D1-2截止。此時僅諧振電容CSl、諧振電容CS2同諧振電感LR、漏感Ls參與諧振，激磁電感Lm上的電壓被輸出電壓箝位，而不參與諧振。
[0048]6)t6?t7階段:當(dāng)t=t6時，MOSFET管S2-1和MOSFET管S2-2仍然導(dǎo)通，而二極管D1-1、二極管D1-2、二極管D2-1和二極管D2-2處于關(guān)斷狀態(tài)，主變壓器TR的副邊繞組與電路脫開，此時激磁電感Lm，諧振電感LR，漏感Ls和諧振電容CS1、諧振電容CS2 —起參與諧振。實際電路中激磁電感Lm>>漏感Ls，因此，在這個階段可以認(rèn)為激磁電流和諧振電流都保持不變。
[0049]通過以上過程，完成了一個半橋LLCPFM變頻電路的軟開關(guān)工作周期。當(dāng)t=t7時，重復(fù)tl?t2階段的工作過程，如此循環(huán)往復(fù)下去。
[0050]其中，所述諧振電容CSl并聯(lián)二極管D2，諧振電容CS2并聯(lián)二極管D3。
[0051]二極管可在電路產(chǎn)生反電勢或者其它原因出現(xiàn)電容負(fù)端電位高于正端電位時保護(hù)電容，防止電容突發(fā)被施加反向電壓時易損壞，甚至爆炸的現(xiàn)象發(fā)生。
[0052]其中，所述二極管Dl-1的陰極還連接電容C5的一端，電容C5的另一端通過電阻R4連接二極管Dl-1的陽極；
[0053]所述二極管D2-1的陰極還連接電容Cll的一端，電容Cll的另一端通過電阻R5連接二極管D2-1的陽極；
[0054]所述二極管D2-2的陰極還連接電容ClO的一端，電容ClO的另一端通過電阻R7連接二極管D2-2的陽極；
[0055]所述二極管D1-2的陰極還連接電容C12的一端，電容C12的另一端通過電阻R6連接二極管D1-2的陽極。
[0056]其中，所述輸出電容C9還并聯(lián)輸出電容CF。
[0057]其中，所述MOSFET 管 Sl-1、MOSFET 管 S1-2、MOSFET 管 S2-1 和 MOSFET 管 S2-2 的占空比皆為0.5。
[0058]其中，所述開關(guān)信號的正極輸入端通過電容C7接地，開關(guān)信號的負(fù)極輸入端通過電容C6接地。
[0059]其中，所述MOSFET管S1-1的源極和MOSFET管S1-2的漏極分別連接雙向二極管Dl的陰極，雙向二極管Dl的陽極接地，所述MOSFET管S2-1的源極和MOSFET管S2-2的漏極分別連接雙向二極管D8的陽極，雙向二極管D8的陰極接地，雙向二極管Dl的陰極和雙向二極管D8的陽極通過電容Cl連接。
[0060]雙向二極管用于鉗位、限幅。當(dāng)電路中的信號幅度大于0.7V時，限制在0.7V之內(nèi)，叫限幅或鉗位。
[0061]以下為本發(fā)明實施例提供的半橋LLCPFM變頻電路的控制方法的實施例。半橋LLCPFM變頻電路的控制方法的實施例與上述的半橋LLCPFM變頻電路實施例屬于同一構(gòu)思，半橋LLCPFM變頻電路的控制方法的實施例中未詳盡描述的細(xì)節(jié)內(nèi)容，可以參考上述半橋LLCPFM變頻電路的實施例。
[0062]一種應(yīng)用于如上述的半橋LLCPFM變頻電路的控制方法，包括:
[0063]根據(jù)負(fù)載的電流值或電壓值，以及LLC諧振電路的電壓增益與開關(guān)頻率的關(guān)系發(fā)出PWM信號給所述開關(guān)電路；
[0064]所述開關(guān)電路將PWM信號隔離放大后生成驅(qū)動信號，分別提供給兩組半橋子模塊，以便實現(xiàn)軟開關(guān)變換。
[0065]根據(jù)半橋LLCPFM變頻電路的電壓增益M與開關(guān)頻率f的關(guān)系，在零電壓開通區(qū)域，電壓增益M與開關(guān)頻率f?成反比，因此，通過調(diào)制開關(guān)頻率可以調(diào)節(jié)LLC諧振電路的輸出電壓?？刂菩酒?0%的占空比交替為兩組半橋子模塊提供控制信號，并隨負(fù)載變化改變工作頻率，調(diào)節(jié)輸出電壓或輸出電流，即為脈沖頻率調(diào)制(PFM)。設(shè)計時，依據(jù)電壓增益M與開關(guān)頻率f?的關(guān)系選取合適的電壓增益范圍，綜合考慮負(fù)載額定電壓的高低，以及fr、fm兩個諧振點的頻率值，確定開關(guān)頻率的范圍，即工作頻率的最大值fmax與最小值fmin ；為了防止在啟動階段，沖擊電流過大，輸出電壓過沖，需要逐步增加LLC諧振電路的電壓增益，鑒于LLC諧振電路的電壓增益與開關(guān)頻率成反比，為實現(xiàn)軟開關(guān)功能，應(yīng)當(dāng)從初始高頻(fISS)向下掃描開關(guān)頻率，直至`輸出電壓建立為止。
[0066]本發(fā)明提供的控制方法采用LLC串聯(lián)諧振技術(shù)實現(xiàn)MOSFET管的零電壓開關(guān)，從而大大降低電路的開關(guān)損耗，實現(xiàn)了高效的半橋軟開關(guān)變換，采用電氣對稱拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計，降低了電氣應(yīng)力使電路反應(yīng)快速，提高了電路穩(wěn)定性且減小了電路的體積和重量。
[0067]一種半橋LLCPFM變頻電路及其控制方法，采用電氣對稱拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了高效、快速的半橋軟開關(guān)變換，電路體積小且穩(wěn)定性高。
[0068]以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種半橋LLCPFM變頻電路，其特征在于，包括開關(guān)電路、LLC諧振電路和整流輸出電路； 所述開關(guān)電路由兩組半橋子模塊級聯(lián)而成，每組半橋子模塊包括2個MOSFET管，兩組半橋子模塊的中間節(jié)點連接LLC諧振電路的電壓輸入側(cè)，LLC諧振電路的電壓輸出側(cè)連接整流輸出電路，兩組半橋子模塊的的控制極分別連接輸入的一對相位互補的開關(guān)信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半橋LLCPFM變頻電路，其特征在于，所述兩組半橋子模塊中的一組半橋子模塊包括MOSFET管Sl-1和MOSFET管S1-2，其中MOSFET管Sl-1的漏極連接開關(guān)信號的正極輸入端，MOSFET管Sl-1的源極連接MOSFET管S1-2的漏極，MOSFET管S1-2的源極連接中間節(jié)點；M0SFET管Sl-1的柵極連接電阻R8的一端，電阻R8的另一端連接MOSFET管Sl-1的源極；M0SFET管S1-2的柵極連接電阻R2的一端，電阻R2的另一端連接MOSFET管S1-2的源極； 所述兩組半橋子模塊中的另一組半橋子模塊包括MOSFET管S2-1和MOSFET管S2-2，其中MOSFET管S2-1的漏極連接中間節(jié)點，MOSFET管S2-1的源極連接MOSFET管S2-2的漏極，MOSFET管S2-2的源極連接開關(guān)信號的負(fù)極輸入端；M0SFET管S2-1的柵極連接電阻R3的一端，電阻R3的另一端連接MOSFET管S2-1的源極；M0SFET管S2-2的柵極連接電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端連接MOSFET管S2-2的源極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半橋LLCPFM變頻電路，其特征在于，所述LLC諧振電路包括諧振電容CS1、諧振電容CS2、諧振電感LR和主變壓器TR，主變壓器TR集成有漏感Ls和激磁電感Lm，其中，諧振電感LR的輸入端連接中間節(jié)點，諧振電感LR的輸出端連接主變壓器TR的原邊繞組的一端，主變壓器TR的原邊繞組的另一端分別連接諧振電容CSl的一端和諧振電容CS2的一端，諧振電容CSl的另一端連接開關(guān)信號的正極輸入端，諧振電容CS2的另一端連接開關(guān)信號的負(fù)極輸入端，主變壓器TR的副邊繞組連接整流輸出電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半橋LLCPFM變頻電路，其特征在于，所述整流輸出電路包括輸出電容C8、輸出電容C9、二極管D1-1、二極管D1-2、二極管D2-1和二極管D2-2，其中，主變壓器TR的副邊繞組的一端分別連接二極管D2-1的陰極和二極管Dl-1的陽極；主變壓器TR的副邊繞組的另一端分別連接二極管D1-2的陰極和二極管D2-2的陽極，二極管D2-1的陽極和二極管D1-2的陽極分別連接輸出電容CS的一端，二極管Dl-1的陰極和二極管D2-2的陰極分別連接輸出電容C8的另一端，輸出電容C8和輸出電容C9并聯(lián)，輸出電容C9的兩端還并聯(lián)負(fù)載，從而產(chǎn)生輸出電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半橋LLCPFM變頻電路，其特征在于，所述諧振電容CSl并聯(lián)二極管D2，諧振電容CS2并聯(lián)二極管D3。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半橋LLCPFM變頻電路，其特征在于，所述二極管Dl-1的陰極還連接電容C5的一端，電容C5的另一端通過電阻R4連接二極管Dl-1的陽極； 所述二極管D2-1的陰極還連接電容Cll的一端，電容Cll的另一端通過電阻R5連接二極管D2-1的陽極； 所述二極管D2-2的陰極還連接電容ClO的一端，電容ClO的另一端通過電阻R7連接二極管D2-2的陽極； 所述二極管D1-2的陰極還連接電容C12的一端，電容C12的另一端通過電阻R6連接二極管D1-2的陽極。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半橋LLCPFM變頻電路，其特征在于，所述輸出電容C9還并聯(lián)輸出電容CF。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半橋LLCPFM變頻電路，其特征在于，所述開關(guān)信號的正極輸入端通過電容C7接地，開關(guān)信號的負(fù)極輸入端通過電容C6接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半橋LLCPFM變頻電路，其特征在于，所述MOSFET管Sl-1的源極和MOSFET管S1-2的漏極分別連接雙向二極管Dl的陰極，雙向二極管Dl的陽極接地，所述MOSFET管S2-1的源極和MOSFET管S2-2的漏極分別連接雙向二極管D8的陽極，雙向二極管D8的陰極接地，雙向二極管Dl的陰極和雙向二極管D8的陽極通過電容Cl連接。
10.一種應(yīng)用于如權(quán)利要求1所述的半橋LLCPFM變頻電路的控制方法，其特征在于，包括: 根據(jù)負(fù)載的電流值或電壓值，以及LLC諧振電路的電壓增益與開關(guān)頻率的關(guān)系發(fā)出PWM信號給所述開關(guān)電路； 所述開關(guān)電路將PWM信號隔離放大后生成驅(qū)動信號，分別提供給兩組半橋子模塊，以便實現(xiàn)軟開關(guān)變換。`
【文檔編號】H02M1/36GK103633850SQ201310688066
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】馬玉山, 李民英, 王一博 申請人:廣東志成冠軍集團(tuán)有限公司