本實用新型涉及一種LLC諧振變換器及其控制裝置，具體涉及一種LLC諧振變換器電路、控制裝置，屬于大功率DCDC變換器領域。

背景技術：

隨著系統性能的不斷提高，對DCDC變換器的效率、體積及性能提出了更高要求。隨著功率需求的增大，母線電壓受到管壓降限制，采用三電平，不僅增加電源成本而且還增加了控制難度。隨著功率的提升，勢必紋波電流也隨之增大，抑制紋波電流成為LLC諧振變換器的有一個課題。根據LLC諧振變換器的特點，輸入紋波通過諧振電路、整流電路傳遞到輸出端，僅僅利用變換器輸出端的反饋跟蹤很難達到抑制目的。

技術實現要素：

為了解決現有技術問題，本實用新型提供一種適用在大功率場合下，低輸出紋波并帶有前饋裝置的LLC諧振變換器及其控制裝置。

本實用新型的技術方案是：一種LLC諧振變換器及其控制裝置，包括一種輸入串聯型交錯并聯LLC諧振變換器主電路、驅動電路、DSP主控芯片及其外圍電路、輸出電壓采樣反饋電路、輸入電壓采樣前饋電路。

諧振變換器輸入端通過C1、C2串聯分壓，分別接兩組全橋開關管，后接諧振電路，經過高頻主變壓器全波整流，并聯到輸出濾波電容Co。DSP主控芯片及其電路用以將采樣得到的輸入輸出電壓，進行數字閉環算法，將得到的數字量賦值給DSP中ePWM模塊相應寄存器，通過EPWM模塊將PWM驅動信號發給驅動電路。驅動電路將PWM信號隔離放大，發送給LLC諧振變換器開關管柵極。反饋采樣電路：將輸出電壓進行分壓、濾波反饋給DSP主控芯片。前饋采樣電路：將輸入電壓除了分壓、濾波以外還需進行隔離，將信號前饋給DSP主控芯片。

以上所述LLC諧振變換器采用輸入端電容，這樣在大功率應用場合，PFC 輸出母線電壓被平分，這就不會受管壓降問題的限制，管子的應力減小。輸出端兩路 LLC 經整流管整流后的輸出電流疊加，既簡化了拓撲結構又解決了實際問題。保證了電流連續并降低了紋波，同時，流過開關管和功率二極管的電流為總輸出電流的一半，減小了開關管和功率二極管的電流應力，使輸出電壓的頻率為基本變換器輸出電壓頻率的兩倍，從而使輸出濾波電容減小。同時也提高了變換器的功率密度。使得LLC在中大功率領域的應用越來越廣泛。加入前饋電路，使得DSP主控芯片可以進行前饋算法，抑制輸入紋波對輸出的影響。

附圖說明

圖1，現有技術LLC諧振變換器電路原理圖。

圖2，本實用新型的LLC諧振變換器原理圖。

圖3，本實用新型LLC諧振變換器及其控制裝置結構圖。

圖4，本實用新型驅動電路裝置具體電路圖。

圖5本實用新型采樣前饋裝置具體電路圖。

圖6本實用新型采樣反饋裝置具體電路圖。

具體實施方式

結合附圖說明本實用新型的具體實施方式，本實用新型是一種LLC諧振變換器及其控制裝置，包括一種輸入串聯型交錯并聯LLC諧振變換器主電路、驅動電路、DSP主控芯片及其外圍電路、輸出電壓采樣反饋電路、輸入電壓采樣前饋電路。

如圖2所示，本實用新型LLC諧振電路，包括輸入電容C₁、C₂，開關網絡110，諧振網絡111，整流電路112，濾波電容C_o和負載R_o。開關網絡110，諧振網絡111，整流電路112分別通過變壓器進行耦合。該拓撲從輸入端看屬于電容串聯結構，該結構的交錯并聯LLC 的主路與輔路電壓可以上下浮動，由于輸入阻抗不等，主路與輔路諧振腔的輸入電壓也隨著變化。跟傳統的LLC諧振變換器相比，相當于引入一個負反饋，減小了不均流程度。LLC諧振變換器采用輸入端串聯電容，大功率應用場合，PFC 輸出母線電壓被平分，管子的應力減小。輸出端兩路 LLC 經整流電路112后的輸出電流疊加，既簡化了拓撲結構又解決了實際問題。保證了電流連續并降低了紋波。

如圖3所示，為新型LLC諧振變換器及其控制裝置結構圖。包括LLC諧振變換器的原邊120，副邊121，驅動電路122，采樣前饋電路123，DSP控制算法124，采樣反饋電路125。諧振變換器輸入端通過C1、C2串聯分壓，分別接兩組全橋開關管，后接諧振電路，經過高頻主變壓器全波整流，并聯到輸出濾波電容Co。DSP主控芯片及其電路用以將采樣得到的輸入輸出電壓，進行數字閉環算法，將得到的數字量賦值給DSP中EPWM模塊相應寄存器，通過ePWM模塊將PWM驅動信號發給驅動電路122。驅動電路將PWM信號隔離放大，發送給LLC諧振變換器開關管柵極。反饋采樣電路125：將輸出電壓進行分壓、濾波反饋給DSP主控芯片。前饋采樣電路123：將輸入電壓除了分壓、濾波以外還需進行隔離，將信號前饋給DSP主控芯片。通過圖3，可知變換器高頻變壓器將系統分成原副邊兩大回路，主控芯片DSP放在系統的副邊，而DSP需要控制變換器原邊開關管，以及采樣輸入電壓，就需要在驅動電路部分和采樣前饋部分加入隔離電路。

如圖4所示，為驅動電路裝置具體電路圖，包括電壓轉換芯片130、圖騰柱131、隔離變壓器132。其中TL4427芯片130實現3.3V到12V的電平變換。T1、T2為其隔離變壓器。為三極管Q1、Q2、Q3、Q4組成的圖騰柱131放大TL4427輸出的驅動電流，從而提高驅動電路的驅動能力，其中二極管D1、D2、D3、D4為隔離變壓器提供能量釋放回路。柵極電阻R₁和R₂防止開關管內部寄生震蕩，同時限制門極驅動電流；二極管D₅、D₆在開關管關斷時為其提供抽流回路，加速開關管的關斷。

如圖5所示，為采樣反饋電路結構圖，包括隔離電路的輸入部分201、線性光耦202、隔離電路的輸出部分203、濾波電路204。其中隔離電路的輸入部分包括電阻R₁、電容C₁、運算放大器A1和線性光耦的LED和PD1。隔離電路的輸出部分包括電阻R₃、電容C₂、PD2和運算放大器A2。設采樣反饋電路的輸入電壓為V_in,輸出電壓為V_out，LED上的電流為IF, 二極管PD1上的電流為IPD1，二極管PD2上的電流為IPD2。運算放大器A1的作用是把采樣電壓信號變成電流信號，運算放大器A2的作用是把光耦輸出的電流信號變成電壓信號。該電路放大比例為kR₃/ R₁,其中K為常數。最后經過濾波模塊將電壓送至DSP進行處理。

如圖6所示為采樣前饋電路圖。包括分壓電路221、電壓跟隨器222、濾波電路223。電阻R_5、 R_6、R₇ 和電容C_4、 C₅構成了分壓電路，對采集的電壓分壓。從LLC諧振變換器的原邊采集的電壓，經過分壓電路后作為采樣前饋電路的輸入。電壓跟隨器在電路中可以起到阻抗匹配的作用，使得后級電路能夠更好地工作，同時可以起到隔離電路的效果。電阻R₈和電容C₆構成RC濾波器，對電壓進行濾波，得到較為干凈、平滑的電壓信號。電壓輸入到數字信號處理器進行處理。