一種單級ac-dc諧振變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單級AC-DC諧振變換器。
【背景技術(shù)】
[0002] 能源轉(zhuǎn)換效率近年來成為人們研宄的熱點，功率因數(shù)校正電路AC-DC轉(zhuǎn)換器件屬 于能源轉(zhuǎn)換電路的一種，被廣泛應(yīng)用在開關(guān)電源中，如電力操作電源和分布式電源等，它是 連接橋式整流器與電網(wǎng)的橋梁，而橋式整流器的使用會在電網(wǎng)中產(chǎn)生不可忽略的諧波和無 功，對電網(wǎng)形成污染，影響供電質(zhì)量，所以如何抑制諧波改善電磁兼容問題成為研宄熱點， 而功率因數(shù)校正電路能有效解決以上問題，因而也隨著電力電子的運用越來越廣泛。
[0003] 功率因數(shù)校正技術(shù)是指采用合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制手段，改善電力電子裝置，使 輸入電流與電壓相位一致，不向電網(wǎng)輸入諧波，在AC-DC轉(zhuǎn)換過程中，得到比較低的THD，使 功率因數(shù)接近于1。功率因數(shù)校正分為有源功率因數(shù)校正和AC-DC轉(zhuǎn)換，功率因數(shù)校正電路 在電網(wǎng)和負(fù)載之間插入校正環(huán)節(jié)使輸入電流波形逼近輸入電壓波形，以提高功率因數(shù)并限 制諧波電流對電網(wǎng)的污染。
[0004] AC-DC轉(zhuǎn)換技術(shù)采用無源元件改善輸入功率因數(shù)和減小電流諧波，一般采用電感 減小輸入的交流基波電流和電壓的相位差，采用補償?shù)姆椒ㄊ构β室驍?shù)得到提高。有源功 率因數(shù)校正技術(shù)采用全控型開關(guān)器件構(gòu)成集成電路來完成，它采用反饋技術(shù)使輸入電流的 波形跟蹤交流輸入正弦波形。
[0005] LLC諧振DC-DC變換器工作于軟開關(guān)狀態(tài)，即原邊開關(guān)管實現(xiàn)零電壓開通（ZVS)， 副邊整流管實現(xiàn)零電流關(guān)斷（ZCS)，從而減小開關(guān)損耗，提高變換器效率，為變換器高頻化 提供了可能性，進一步縮小變換器的體積和重量，提高變換器的功率密度和動態(tài)性能，同時 改善電磁兼容，起到整流濾波作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種濾波效果好，低噪聲，轉(zhuǎn) 換效率高的單級AC-DC諧振變換器。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
[0008] 一種單級AC-DC諧振變換器，包括前級的AC-DC轉(zhuǎn)換電路和后級的LLC諧振電路； AC-DC轉(zhuǎn)換電路包括交流供電電源、橋式整流器、用來儲存能量的輸入電感、開關(guān)管以及公 共電容；AC-DC轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接LLC諧振電路，LLC諧振電路包括連接在變壓器原邊 繞組一側(cè)的諧振回路，以及連接在變壓器副邊繞組一側(cè)的整流濾波電路，整流濾波電路的 輸出端上并聯(lián)作為整個電路輸出端的輸出電阻。
[0009] 所述功率因數(shù)校正電路的具體電路結(jié)構(gòu)為：
[0010] 交流供電電源的輸出端連接到橋式整流器的輸入端上，橋式整流器的一個輸出端 連接到輸入電感的一端，另一個輸出端連接到第二開關(guān)管的源極；第一開關(guān)管的源極和第 二開關(guān)管的漏極均連接到輸入電感的另一端上；公共電容并聯(lián)在第二開關(guān)管的源極和漏極 之間；LLC諧振電路的輸入端接在公共電容的兩端。
[0011] 所述諧振回路包括諧振電容、諧振電感以及勵磁電感；諧振電容與諧振電感串聯(lián) 后連接在變壓器原邊繞組的一端，變壓器原邊繞組的另一端和諧振電容作為諧振回路的輸 入端與功率因數(shù)校正電路的輸出端相連；勵磁電感并聯(lián)在變壓器原邊繞組的兩端。
[0012] 所述整流濾波電路包括兩個二極管以及輸出濾波電容；變壓器副邊繞組的兩端 分別與第一二極管和第二二極管的陽極相連，輸出濾波電容并聯(lián)在第一二極管的陰極和第 二二極管的陰極之間；輸出電阻作為輸出端并聯(lián)在輸出濾波電容的兩端。
[0013] 所述第一二極管和第二二極管為整流二極管。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0015] 本發(fā)明型AC-DC轉(zhuǎn)換器，將功率因數(shù)校正電路和LLC諧振電路相連，此兩級電路之 間的輸出功率由公共電容來平衡，當(dāng)前級升壓電路的功率大于后級LLC諧振變換器的輸出 功率時，公共電容的電壓將上升，直到兩級功率相等，這樣的設(shè)計減少了整個系統(tǒng)的損耗， 減少了整個系統(tǒng)的電壓漂移，兩級變換器使得此公共電容在耐壓區(qū)域內(nèi)保持平衡，使得電 路能夠正常工作。
[0016] 本發(fā)明只用一種控制信號來控制兩級電路，減少了損耗和開關(guān)電源的復(fù)雜性，對 電磁兼容問題有明顯的改善，濾除了部分諧波，保證低噪音，并且此種設(shè)計的效率和一般的 AC-DC變換器相比，在承受相同的負(fù)載時，效率將要高出將近20 %。本發(fā)明型AC-DC轉(zhuǎn)換器， 將功率因數(shù)校正電路和LLC諧振電路相連，能夠更好的改善電磁兼容問題，濾除諧波，減小 噪聲，提高效率。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0018] 圖2是本發(fā)明的功率因數(shù)校正電路階段的波形圖；
[0019] 圖3是本發(fā)明的LLC諧振電路階段的等效電路圖；
[0020] 圖4是本發(fā)明的LLC諧振電路階段波形圖；
[0021] 圖5是本發(fā)明的加上控制信號后的變換器結(jié)構(gòu)圖；
[0022] 圖6是沒有經(jīng)過功率因數(shù)校正電路THD分析例圖；
[0023] 圖7是本發(fā)明的的THD分析例圖；
[0024] 圖8是本發(fā)明的和傳統(tǒng)功率因數(shù)校正電路效率比較圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細(xì)的說明。
[0026] 參見圖1，本發(fā)明前級采用AC-DC轉(zhuǎn)換電路，包括交流供電電源、橋式整流器、用來 儲存能量的輸入電感、開關(guān)管和公共電容，后級采用LLC諧振電路，即DC-DC轉(zhuǎn)換電路，包括 諧振回路、變壓器和整流濾波電路。
[0027] 具體電路結(jié)構(gòu)包括交流供電電源、橋式整流器、輸入電感Lin、第一開關(guān)管Q1、第 二開關(guān)管Q2、公共電容Cb、諧振電容Cr、諧振電感Lr、勵磁電感Lm、變壓器T、第一整流二極 管Dl、第二整流二極管D2、輸出濾波電容Co、輸出電阻Ro ;
[0028] 交流供電電源和橋式整流器相連，橋式整流器與輸入電感和第二開關(guān)