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1、(10)申请公布号 CN 102497108 A (43)申请公布日 2012.06.13 C N 1 0 2 4 9 7 1 0 8 A *CN102497108A* (21)申请号 201110441008.8 (22)申请日 2011.12.26 H02M 3/337(2006.01) (71)申请人南京航空航天大学 地址 210016 江苏省南京市白下区御道街 29号 (72)发明人邓翔 赵国庆 陈杰 (54) 发明名称 LLC谐振型推挽正激变换拓扑 (57) 摘要 本发明提出了一种LLC谐振型推挽正激变换 拓扑，主要特征是在现有推挽正激电路拓扑的基 础上，副边整流侧添加L、C谐振电路。
2、。该拓扑通过 变压器副边的L、C谐振电路，可消除副边整流二 极管上的关断尖峰，以此可以去掉原推挽正激拓 扑电路中针对二极管反向恢复尖峰的RC或CDD吸 收回路，且可以去掉整流二极管后面的滤波电感； 同时可实现主功率管的软开关，改善了基于该拓 扑变换器的EMC效果，可降低主功率开关管和整 流二极管的损耗。本发明亦可用于逆变器的前级。 本发明电路拓扑具有结构简单、方便、工作可靠， 实现各功率器件的软开关等优点，具有一定的实 用价值。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书2页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 2。
3、 页 1/1页 2 1.一种LLC谐振型推挽正激变换拓扑，其特征在于：在现有推挽正激的基础上，加入谐 振电感L r 、谐振电容C r 、去掉整流二极管后面滤波电感、推挽正激的其他组成部分：变压器 (1)、主功率管(2)、整流管(3)、箝位电容(4)、输入滤波电容(5)、输出滤波电容(6)、电源和 负载共同组成完整的LLC谐振型推挽正激变换拓扑。主功率管(2)为MOFET或IGBT，标记 为S1、S2，其中Ds1、Ds2分别为其内部寄生二极管；变压器(1)包含初级绕组Np1、Np2和副 边绕组Ns。本发明通过选择合适的谐振电感L r 、谐振电容C r 实现主功率管、整流管的软开 关。 2.如权利。
4、要求1所述的LLC谐振型推挽正激变换拓扑，其特征在于： 电压源Vin与输入滤波电容Cin并联，电压源的正端与Cin的正端连接，电压源负端与 Cin的负端连接。Np1的同名端连接箝位电容C的一端与功率管S1的漏极；Np1的异名端 连接输入电容Cin正端、功率管S2的漏极。功率管S2的源极连接Np2的同名端、箝位电容 C的另一端。Np2的异名端连接S1的源极、输入电容Cin的负端。副边Ns的同名端连接谐 振电感Lr的一端，Lr的另一端连接谐振电容Cr的一端，谐振电感Lr与谐振电容Cr串联。 谐振电容Cr的另一端连接D1的阳极一端、D3的阴极一端；Ns的异名端连接D2的阳极一 端、D4的阴极一端。D。
5、1的阴极一端、D2的阴极一端连接输出滤波电容C的正端；输出电容 C的负端连接D3的阴极一端、D4的阳极一端。D1、D2、D3、D4构成整流桥结构。输出滤波电 容C与负载电阻RL并联。输出滤波电容C的正端作为输出电压的正端，输出滤波电容C的 负端作为输出电压的负端。 3.如权利要求1所述的LLC谐振型推挽正激变换拓扑，其特征在于：采用PFM控制方 式控制。 4.如权利要求1所述的LLC谐振型推挽正激变换拓扑，其特征在于：谐振电感Lr可用 变压器的漏感，亦可用独立的电感。 权 利 要 求 书CN 102497108 A 1/2页 3 LLC 谐振型推挽正激变换拓扑 技术领域 0001 本发明涉及一。
6、种LLC谐振型推挽正激变换拓扑。属于DC/DC变换的拓扑发明，主 要技术领域为开关电源、低压大电流输入等领域。 背景技术 0002 在现代生产生活中，随着电力电子技术的发展，DC/DC变换器被广泛地应用于各种 电力电子系统供电设备，以满足用电负载对供电质量的各类要求。现今，开关电源变换器的 发展发现高功率密度、高效率、低成本、小体积，低EMI。 0003 现有技术中，开关电源拓扑有很多。如正激、反激、半桥、全桥、推挽等。附图1为 现有的推挽正激电路。变压器副边Ns的同名端直接连接到D1的阳极、D3的阴极一端；另 一端连接到D2的阳极一端、D4的阴极一端。D1的阳极一端、D2的阳极一端连接并与滤。
7、波 电感L1的一端串联，滤波电感另一端连接到输出滤波电容C3的正端作为输出的正。D3的 阳极一端、D4的阳极一端连接到输出滤波C3的负端作为输出的负。这样的拓扑结构不能 实现主功率开关管S1、S2的软开关。图1中Ds1、Ds2分别为功率开关管S1、S2的体寄生 二极管。由于二极管的反向恢复及其工作在高频状态下，整流二极管上会有比较大的电压 尖峰。实际应用中需要添加针对二极管关断尖峰的吸收电路，如RC或CDD等。 0004 本发明在副边添加谐振电感Lr、谐振电容Cr。通过设计合适的Lr、Cr即可实现二 极管和主功率管的软开关，并且不需要滤波电感L1。可有效的抑制二极管上的电压尖峰，减 少了损耗和。
8、EMI噪音，可获得比较高的效率。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种LLC谐振型推挽正激变换拓扑，具有可以抑制和消除 传统推挽正激电路中副边整流二极管上的尖峰电压、去掉副边整流电路的滤波电感、实现 主功率开关管的软开关等优点。 0006 本发明是通过以下技术方案实现的：提出一种LLC谐振型推挽正激变换拓扑，借 助在推挽正激电路中变压器副边串联谐振电感、谐振电容来抑制和消除副边整流二极管尖 峰电压，实现功率开关管软开关，高效率实现直流到直流的电能转换。 0007 本发明所述的LLC谐振型推挽正激变换拓扑采用电路实现的，包括电压源Vin，主 功率开关管S1和S2，输入滤波电容Cin，包含。
9、Np1、Np2、Ns3个绕组的变压器，谐振电感Lr， 谐振电容Cr，整流二极管D1、D2、D3、D4，输出滤波电容C3、负载电阻RL。电路的连接关系 为：电压源Vin与输入滤波电容Cin 并联，电压源的正端与Cin的正端连接，电压源负端与 Cin的负端连接。Np1的同名端连接箝位电容C的一端与功率管S1的漏极；Np1的异名端 连接输入电容Cin正端、功率管S2的漏极。功率管S2的源极连接Np2的同名端、箝位电容 C的另一端。Np2的异名端连接S1的源极、输入电容Cin的负端。副边Ns的同名端连接谐 振电感Lr的一端，Lr的另一端连接谐振电容Cr的一端，谐振电感Lr与谐振电容Cr串联。 谐振电容。
10、Cr的另一端连接D1的阳极一端、D3的阴极一端；Ns的异名端连接D2的阳极一 说 明 书CN 102497108 A 2/2页 4 端、D4的阴极一端。D1的阴极一端、D2的阴极一端连接输出滤波电容C的正端；输出电容 C的负端连接D3的阴极一端、D4的阳极一端。D1、D2、D3、D4构成整流桥结构。输出滤波电 容C与负载电阻RL并联。输出滤波电容C的正端作为输出电压的正端，输出滤波电容C的 负端作为输出电压的负端。 附图说明 0008 附图1是推挽正激拓扑结构图 0009 附图2是本发明拓扑结构图 0010 附图3是本发明拓扑模态时序图。图中Vgs1为功率管S1的驱动信号波形，Vgs2 为功率。
11、管S2的驱动信号波形，Vds1为功率管S1的漏源极电压波形，Vds2为功率管S2的漏 源极电压波形，iLr为谐振电感Lr电流，VD1为整流管D1两边电压波形，iD1为流过D1的 电流波形；VD2为整流管D2两边电压波形，iD2为流过D2的电流波形。 具体实施方式 0011 本发明基于推挽正激电路的基础上，在变压器副边与整流桥之间添加谐振网络L、 C。具体表现在：电压源Vin与输入滤波电容Cin并联，电压源的正端与Cin的正端连接， 电压源负端与Cin的负端连接。Np1的同名端连接箝位电容C的一端与功率管S1的漏极； Np1的异名端连接输入电容Cin正端、功率管S2的漏极。功率管S2的源极连接N。
12、p2的同名 端、箝位电容C的另一端。Np2的异名端连接S1的源极、输入电容Cin的负端。副边Ns的 同名端连接谐振电感Lr的一端，Lr的另一端连接谐振电容Cr的一端，谐振电感Lr与谐振 电容Cr串联。谐振电容Cr的另一端连接D1的阳极一端、D3的阴极一端；Ns的异名端连 接D2的阳极一端、D4的阴极一端。D1的阴极一端、D2的阴极一端连接输出滤波电容C的 正端；输出电容C的负端连接D3的阴极一端、D4的阳极一端。D1、D2、D3、D4构成整流桥结 构。输出滤波电容C与负载电阻RL并联。输出滤波 电容C的正端作为输出电压的正端， 输出滤波电容C的负端作为输出电压的负端。下面以工作模态进行原理分析。
13、： 0012 如附图3所示 0013 (1)t1时刻以前，功率管S1漏源极电压已经为零。 0014 t1时刻，S1导通，则S1为零电压导通，流过Np1的电流线性增加；副边谐振网络 谐振，原边向副边传输能量。此模态中，S1的漏源极电压为0；S2的漏源极电压被箝位在 2Vin。副边D2、D3导通，D1、D4处于关断状态。 0015 (2)t2时刻S1关断，此时S2亦关断，S1电压由零迅速上升被箝位到2Vin，S2的体 二极管导通，漏源极电压为零。直到t3时刻，副边谐振电感电流谐振到零，整流二极管D2、 D3零电流关断，无反向恢复尖峰。 0016 (3)t3-t4时，本模态类似于模态1，S2零电压导通，向副边传输能量，S1的漏源极 电压箝位在2Vin。副边D1、D4导通，D2、D3处于关断状态。 0017 (4)模态4(t4-t5)：本模态类似模态2。 说 明 书CN 102497108 A 1/2页 5 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102497108 A 2/2页 6 图3 说 明 书 附 图CN 102497108 A 。