專利名稱：基于llc諧振的dc/dc變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及DC/DC變換器，具體涉及ー種應(yīng)用于電動汽車上的基于LLC諧振的DC/DC變換器。
技術(shù)背景電動汽車車載儲能電池包電壓較高，而車載電子設(shè)備一般都為低壓供電，常見的有12V和24V等，所以需要ー個DC/DC變換器將儲能電池包的能量轉(zhuǎn)換為低壓電，供給低壓設(shè)備，保證車輛正常運行。目前電動汽車車載DC/DC變換器最常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為LLC諧振拓?fù)洌欢捎陔姵匕妷翰▌臃秶^寬導(dǎo)致產(chǎn)品諧振電路增益變化較大，從而影響了 DC/DC變換器的工作效率。

實用新型內(nèi)容本實用新型為解決現(xiàn)有基于LLC諧振的DC/DC變換器存在的上述技術(shù)問題，提供了一種基于LLC諧振的DC/DC變換器。本實用新型的技術(shù)方案是一種基于LLC諧振的DC/DC變換器，應(yīng)用于電動汽車上，包括依次電連接的開關(guān)電路、諧振電路、變壓器和整流電路，其中，還包括給開關(guān)電路提供穩(wěn)定輸入電壓的穩(wěn)壓電路。進(jìn)ー步，所述穩(wěn)壓電路為升壓穩(wěn)壓電路。進(jìn)ー步，所述升壓穩(wěn)壓電路包括第一電感、第一ニ極管、第一開關(guān)和第一電容，所述第一電感的第一端與電源正極相連，第一電感的第二端分別與第一ニ極管的陽極、第一開關(guān)的第一極相連，第一ニ極管的陰極與第一電容的第一端相連，第一電容的第二端和第一開關(guān)的第二極均與電源負(fù)極相連，第一開關(guān)的第三極用于接收第一控制信號，所述第一二極管的陰極和第一開關(guān)的第二極還與開關(guān)電路相連，用于給開關(guān)電路提供穩(wěn)定的輸入電壓。進(jìn)ー步，所述穩(wěn)壓電路為降壓穩(wěn)壓電路。進(jìn)ー步，所述降壓穩(wěn)壓電路包括第二電感、第二ニ極管、第二開關(guān)和第二電容，所述第二開關(guān)的第一極與電源正極相連，第二開關(guān)的第二極分別與第二電感的第一端、第ニニ極管的陰極相連，第二電感的第二端與第二電容的第一端相連，第二ニ極管的陽極和第二電容的第二端均與電源負(fù)極相連，第二開關(guān)的第三極用于接收第二控制信號，所述第ニ電感的第二端和第二ニ極管的陽極還與開關(guān)電路相連，用于給開關(guān)電路提供穩(wěn)定的輸入電壓。進(jìn)ー步，所述穩(wěn)壓電路為升降壓穩(wěn)壓電路。進(jìn)ー步，所述升降壓穩(wěn)壓電路包括第三電感、第三ニ極管、第三開關(guān)和第三電容，所述第三開關(guān)的第一極與電源正極相連，第三開關(guān)的第二極分別與第三ニ極管的陰極、第三電感的第一端相連，第三ニ極管的陽極與第三電容的第一端相連，第三電感的第二端和第二電容的第二端均與電源負(fù)極相連，第三開關(guān)的第三極用于接收第三控制信號，所述第三ニ極管的陽極和第三電感的第二端還與開關(guān)電路相連，用于給開關(guān)電路提供穩(wěn)定的輸入電壓。進(jìn)ー步，所述開關(guān)電路包括第四開關(guān)和第五開關(guān)，所述第四開關(guān)的第一極與輸入電壓的正極相連，第四開關(guān)的第二極與第五開關(guān)的第一極相連，第五開關(guān)的第二極與輸入電壓的負(fù)極相連，第四開關(guān)的第三極用于接收第四控制信號，第五開關(guān)的第三極用于接收第五控制信號，第五開關(guān)的第一極、第二極還與諧振電路相連。進(jìn)ー步，所述開關(guān)電路包括第六開關(guān)、第七開關(guān)、第八開關(guān)和第九開關(guān)，所述第六開關(guān)的第一極和第八開關(guān)的第一極均與輸入電壓的正極相連，第六開關(guān)的第二極與第七開關(guān)的第一極相連，第八開關(guān)的第二極與第九開關(guān)的第一極相連，第七開關(guān)的第二極和第九開關(guān)的第二極均與輸入電壓的負(fù)極相連，第六開關(guān)的第三極用于接收第六控制信號，第七開關(guān)的第三極用于接收第七控制信號，第八開關(guān)的第三極用于接收第八控制信號，第九開關(guān)的第三極用于接收第九控制信號，所述第七開關(guān)的第一極、第九開關(guān)的第一極還與諧振電路相連。 本實用新型的優(yōu)點本實用新型提供的基于LLC諧振的DC/DC變換器，通過增加一給開關(guān)電路提供穩(wěn)定輸入電壓的穩(wěn)壓電路，使得諧振電路能夠工作在諧振頻率點附近，從而提高了基于LLC諧振的DC/DC變換器的工作效率。

圖I為現(xiàn)有基于LLC諧振的DC/DC變換器提供的電路框圖。圖2為本實用新型基于LLC諧振的DC/DC變換器提供的電路框圖。圖3為本實用新型一實施例提供的升壓穩(wěn)壓電路的電路圖。圖4為本實用新型一實施例提供的降壓穩(wěn)壓電路的電路圖。圖5為本實用新型一實施例提供的升降壓穩(wěn)壓電路的電路圖。圖6為本實用新型一實施例提供的開關(guān)電路的電路圖。圖7為本實用新型一實施例提供的全橋式拓?fù)涞拈_關(guān)電路的電路圖。圖8為本實用新型基于LLC諧振的DC/DC變換器提供的ー實施例的電路圖。圖9為圖8的諧振電路和變壓器的簡化圖。
具體實施方式
為了使本實用新型所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一歩詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。現(xiàn)有電動汽車車載的基于LLC諧振的DC/DC變換器，如圖I所示，包括開關(guān)電路2、諧振電路3、變壓器4和整流電路5，其中，開關(guān)電路2用于對電源輸入電壓進(jìn)行通斷控制；諧振電路3，用于接收開關(guān)電路2的輸入電壓，產(chǎn)生諧振，形成交流諧振電壓輸出；變壓器4，用于將輸入的交流諧振電壓進(jìn)行變換，輸出至整流電路5 ;整流電路5，用于將變壓器4輸出的交流諧振電壓進(jìn)行整流后輸出至負(fù)載。發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，目前對于用于電動汽車上的基于LLC諧振的DC/DC變換器，由于電池包電壓波動范圍較寬，導(dǎo)致產(chǎn)品諧振電路增益變化較大，使得系統(tǒng)工作頻率過多偏離諧振頻率，從而影響了 DC/DC變換器的工作效率。為了解決這ー技術(shù)問題，發(fā)明人通過自己的創(chuàng)造性勞動提出ー種工作效率較高的基于LLC諧振的DC/DC變換器。如圖2所示，該實施例包括依次電連接的穩(wěn)壓電路I、開關(guān)電路2、諧振電路3、變壓器4和整流電路5，其中，穩(wěn)壓電路I用于將電源電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的輸入電壓，并提供給開關(guān)電路2。該實施例通過在現(xiàn)有基于LLC諧振的DC/DC變換器的基礎(chǔ)上增加ー穩(wěn)壓電路I，諧振電路3輸入電壓由于穩(wěn)壓電路I而穩(wěn)定，諧振電路3輸出電壓由于接低壓負(fù)載，例如12V,因此輸出電壓也穩(wěn)定,從而使得諧振電路3的輸入電壓與輸出電壓成定比例關(guān)系，即可使得諧振電路3能夠工作在諧振頻率點附件，從而提高了基于LLC諧振的DC/DC變換器的工作效率。具體實施中，所述穩(wěn)壓電路可為升壓穩(wěn)壓電路、降壓穩(wěn)壓電路或升降壓穩(wěn)壓電路，此三種電路可由設(shè)計人員根據(jù)具體需要具體選擇。優(yōu)選地，可根據(jù)穩(wěn)壓電路的電源輸入電壓范圍(即車載電池包電壓范圍)和輸出穩(wěn)壓電壓(即開關(guān)電路的穩(wěn)定輸入電壓)進(jìn)行選擇， 具體方法如下當(dāng)電源輸入電壓全范圍高于輸出穩(wěn)壓電壓，適合采用降壓穩(wěn)壓電路；當(dāng)電源輸入電壓全范圍低于輸出穩(wěn)壓電壓，適合采用升壓穩(wěn)壓電路；當(dāng)輸出穩(wěn)壓電壓位于電源輸入電壓范圍內(nèi)，適合采用升降壓電路。
以下結(jié)合附圖對以上三種類型的電路均提供了一種具體電路。如圖3所不,升壓穩(wěn)壓電路包括第一電感LI、第一ニ極管Dl、第一開關(guān)Ql和第一電容Cl,所述第一電感LI的第一端與電源Vin正極相連,第一電感LI的第二端分別與第一二極管Dl的陽極、第一開關(guān)Ql的第一極相連，第一ニ極管Dl的陰極與第一電容Cl的第一端相連，第一電容Cl的第二端和第一開關(guān)Ql的第二極均與電源Vin負(fù)極相連,第一開關(guān)Ql的第三極用于接收第一控制信號，所述第一ニ極管Dl的陰極和第一開關(guān)Ql的第二極還與開關(guān)電路相連，用于給開關(guān)電路提供穩(wěn)定的輸入電壓。其中，該升壓穩(wěn)壓電路工作原理如下當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)Ql開通吋，電感LI儲存能量，即在電感LI兩端產(chǎn)生電壓U。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)Ql關(guān)斷吋，電感LI兩端電壓疊加在電源電壓Vin上，一起通過ニ極管Dl向第一電容Cl充電，使得第一電容Cl兩端電壓達(dá)到Vin+U，從而達(dá)到升壓的目的。由于電源電壓存在一定的波動范圍，因此通過控制給第一開關(guān)Ql的第三極PWM波的占空比來控制第一開關(guān)Ql的開通和關(guān)斷時間，從而實現(xiàn)對電感LI兩端產(chǎn)生電壓U的大小控制，即達(dá)到第一電容Cl兩端電壓恒定的目的。在此需說明的是，圖3中的第一開關(guān)Ql為N溝道MOS管。另外，可以理解的是，圖3所示的僅為升壓穩(wěn)壓電路的ー種具體電路，具體實施中，升壓穩(wěn)壓電路還可以為任一具有升壓穩(wěn)壓作用的電路，在此不做一一介紹。如圖4所示，降壓穩(wěn)壓電路包括第二電感L2、第二ニ極管D2、第二開關(guān)Q2和第二電容C2，所述第二開關(guān)Q2的第一極與電源Vin正極相連，第二開關(guān)Q2的第二極分別與第ニ電感L2的第一端、第二ニ極管D2的陰極相連，第二電感L2的第二端與第二電容C2的第一端相連，第二ニ極管D2的陽極和第二電容C2的第二端均與電源Vin負(fù)極相連，第二開關(guān)Q2的第三極用于接收第二控制信號，所述第二電感L2的第二端和第二ニ極管D2的陽極還與開關(guān)電路相連，用于給開關(guān)電路提供穩(wěn)定的輸入電壓。[0034]在此需說明的是，圖4中的第二開關(guān)Q2為N溝道的MOS管。另外，可以理解的是，圖4所示的僅為降壓穩(wěn)壓電路的ー種具體電路，具體實施中，降壓穩(wěn)壓電路還可以為任一具有降壓穩(wěn)壓作用的電路，在此不做一一介紹。如圖5所示，升降壓穩(wěn)壓電路包括第三電感L3、第三ニ極管D3、第三開關(guān)Q3和第三電容C3，所述第三開關(guān)Q3的第一極與電源Vin正極相連，第三開關(guān)Q3的第二極分別與第三ニ極管D3的陰極、第三電感L3的第一端相連，第三ニ極管D3的陽極與第三電容C3的第一端相連，第三電感L3的第二端和第二電容C3的第二端均與電源Vin負(fù)極相連，第三開關(guān)Q3的第三極用于接收第三控制信號，所述第三ニ極管D3的陽極和第三電感L3的第二端還與開關(guān)電路相連，用于給開關(guān)電路提供穩(wěn)定的輸入電壓。在此需說明的是，圖5中的第三開關(guān)Q3為N溝道的MOS管。另外，可以理解的是，圖5所示的僅為升降壓穩(wěn)壓電路的ー種具體電路，具體實施中，升降壓穩(wěn)壓電路還可以為任一具有升降壓穩(wěn)壓作用的電路，在此不做一一介紹。具體實施中，所述開關(guān)電路可采用半橋式拓?fù)浠蛉珮蚴酵負(fù)洹?如圖6所示，半橋式拓?fù)涞拈_關(guān)電路包括第四開關(guān)Q4和第五開關(guān)Q5，所述第四開關(guān)Q4的第一極與輸入電壓的正極IN+相連，第四開關(guān)Q4的第二極與第五開關(guān)Q5的第一極相連，第五開關(guān)Q5的第二極與輸入電壓的負(fù)極IN-相連，第四開關(guān)Q4的第三極用于接收第四控制信號，第五開關(guān)Q5的第三極用于接收第五控制信號，第五開關(guān)Q5的第一極、第二極還與諧振電路相連。如圖7所示，全橋式拓?fù)涞拈_關(guān)電路包括第六開關(guān)Q6、第七開關(guān)Q7、第八開關(guān)Q8和第九開關(guān)Q9，所述第六開關(guān)Q6的第一極和第八開關(guān)Q8的第一極均與輸入電壓的正極IN+相連，第六開關(guān)Q6的第二極與第七開關(guān)Q7的第一極相連，第八開關(guān)Q8的第二極與第九開關(guān)Q9的第一極相連，第七開關(guān)Q7的第二極和第九開關(guān)Q9的第二極均與輸入電壓的負(fù)極IN-相連，第六開關(guān)Q6的第三極用于接收第六控制信號，第七開關(guān)Q7的第三極用于接收第七控制信號，第八開關(guān)Q8的第三極用于接收第八控制信號，第九開關(guān)Q9的第三極用于接收第九控制信號，所述第七開關(guān)Q7的第一極、第九開關(guān)Q9的第一極還與諧振電路相連。在此需說明的是，上述開關(guān)Q1-Q9均選用的是N溝道的MOS管，具體實施中，開關(guān)Q1-Q9還可以為IGBT管，可以理解的是，當(dāng)開關(guān)Q1-Q9為N溝道的MOS管時，第一極為漏扱，第二極為源極，第三極為柵極；當(dāng)開關(guān)Q1-Q9為IGBT管時，第一極為集電極，第二極為發(fā)射極，第三極為門扱。另外，以上開關(guān)Q1-Q9的第三極接收的控制信號是用來控制開關(guān)的導(dǎo)通或關(guān)閉的，該控制信號可以為PWM波信號，由于這是本領(lǐng)域的已有技木，在此在本實用新型中不做詳細(xì)介紹。為了讓本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解并實現(xiàn)本實用新型，下面通過具體實施例的方式對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)敘述。如圖8所示，基于LLC諧振的DC/DC變換器包括依次電連接的穩(wěn)壓電路、開關(guān)電路、諧振電路、變壓器和整流電路，其中，穩(wěn)壓電路包括第一電感LI、第一ニ極管D1、第一開關(guān)Ql和第一電容Cl ;開關(guān)電路包括第六開關(guān)Q6、第七開關(guān)Q7、第八開關(guān)Q8和第九開關(guān)Q9 ；諧振電路包括第四電感L4、第四電容C4和第五電感L5 ;變壓器包括原邊繞組NI和副邊繞組N2 ;整流電路包括第四ニ極管D4、第五ニ極管D5、第六ニ極管D6和第七ニ極管D7。其中，第一電感LI的第一端與電源Vin正極相連,第一電感LI的第二端分別與第一二極管Dl的陽極、第一開關(guān)Ql的第一極相連，第一ニ極管Dl的陰極與第一電容Cl的第一端相連，第一電容Cl的第二端和第一開關(guān)Ql的第二極均與電源Vin負(fù)極相連,第一開關(guān)Ql的第三極用于接收第一控制信號，所述第一ニ極管Dl的陰極分別與第六開關(guān)Q6的第一極、第八開關(guān)Q8的第一極相連，第一開關(guān)Ql的第二極分別與第七開關(guān)Q7的第二極、第九開關(guān)Q9的第二極相連，第六開關(guān)Q6的第二極與第七開關(guān)Q7的第一極相連，第八開關(guān)Q8的第ニ極與第九開關(guān)Q9的第一極相連，第六開關(guān)Q6的第三極用于接收第六控制信號，第七開關(guān)Q7的第三極用于接收第七控制信號，第八開關(guān)Q8的第三極用于接收第八控制信號，第九開關(guān)Q9的第三極用于接收第九控制信號，所述第七開關(guān)Q7的第一極還與第四電容C4的第一端相連，第九開關(guān)Q9的第一極還與第四電感L4的第一端相連，第四電感L4的第二端分別與第五電感L5的第一端、變壓器原邊繞組NI的第一端相連,第五電感L5的第二端和變壓器原邊繞組NI的第二端均與第四電容C4的第二端相連，變壓器副邊繞組N2的第一端分別與第四ニ極管D4的陽極、第五ニ極管D5的陰極相連，變壓器副邊繞組N2的第二端分別與第六ニ極管D6的陽極、第七ニ極管D7的陰極相連，第四ニ極管D4的陰極和第六ニ極管D6的陰極均與負(fù)載R的第一端相連，第五ニ極管D5的陽極和第七ニ極管D7的陽極均與負(fù)載R的第二端相連。在具體實施中，負(fù)載R兩端還可并接第五電容D5，用于對輸出的電流進(jìn)行濾波作用。 在此需說明的是，上述諧振電路的第五電感L5可與變壓器原邊繞組NI合ニ為一，即省略第五電感L5，因此，諧振電路和變壓器簡化為如圖9所示。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于LLC諧振的DC/DC變換器，應(yīng)用于電動汽車上，包括依次電連接的開關(guān)電路、諧振電路、變壓器和整流電路，其特征在于，還包括給開關(guān)電路提供穩(wěn)定輸入電壓的穩(wěn)壓電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于LLC諧振的DC/DC變換器，其特征在于，所述穩(wěn)壓電路為升壓穩(wěn)壓電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于LLC諧振的DC/DC變換器，其特征在于，所述升壓穩(wěn)壓電路包括第一電感、第一ニ極管、第一開關(guān)和第一電容，所述第一電感的第一端與電源正極相連，第一電感的第二端分別與第一ニ極管的陽極、第一開關(guān)的第一極相連，第一ニ極管的陰極與第一電容的第一端相連，第一電容的第二端和第一開關(guān)的第二極均與電源負(fù)極相連，第一開關(guān)的第三極用于接收第一控制信號，所述第一ニ極管的陰極和第一開關(guān)的第二極還與開關(guān)電路相連，用于給開關(guān)電路提供穩(wěn)定的輸入電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于LLC諧振的DC/DC變換器，其特征在于，所述穩(wěn)壓電路為降壓穩(wěn)壓電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于LLC諧振的DC/DC變換器，其特征在于，所述降壓穩(wěn)壓電路包括第二電感、第二ニ極管、第二開關(guān)和第二電容，所述第二開關(guān)的第一極與電源正極相連，第二開關(guān)的第二極分別與第二電感的第一端、第二ニ極管的陰極相連，第二電感的第二端與第二電容的第一端相連，第二ニ極管的陽極和第二電容的第二端均與電源負(fù)極相連，第二開關(guān)的第三極用于接收第二控制信號，所述第二電感的第二端和第二ニ極管的陽極還與開關(guān)電路相連，用于給開關(guān)電路提供穩(wěn)定的輸入電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于LLC諧振的DC/DC變換器，其特征在于，所述穩(wěn)壓電路為升降壓穩(wěn)壓電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于LLC諧振的DC/DC變換器，其特征在干，所述升降壓穩(wěn)壓電路包括第三電感、第三ニ極管、第三開關(guān)和第三電容，所述第三開關(guān)的第一極與電源正極相連，第三開關(guān)的第二極分別與第三ニ極管的陰極、第三電感的第一端相連，第三ニ極管的陽極與第三電容的第一端相連，第三電感的第二端和第二電容的第二端均與電源負(fù)極相連，第三開關(guān)的第三極用于接收第三控制信號，所述第三ニ極管的陽極和第三電感的第二端還與開關(guān)電路相連，用于給開關(guān)電路提供穩(wěn)定的輸入電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7任一項所述的基于LLC諧振的DC/DC變換器，其特征在于，所述開關(guān)電路包括第四開關(guān)和第五開關(guān)，所述第四開關(guān)的第一極與輸入電壓的正極相連，第四開關(guān)的第二極與第五開關(guān)的第一極相連，第五開關(guān)的第二極與輸入電壓的負(fù)極相連，第四開關(guān)的第三極用于接收第四控制信號，第五開關(guān)的第三極用于接收第五控制信號，第五開關(guān)的第一極、第二極還與諧振電路相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至7任一項所述的基于LLC諧振的DC/DC變換器，其特征在于，所述開關(guān)電路包括第六開關(guān)、第七開關(guān)、第八開關(guān)和第九開關(guān)，所述第六開關(guān)的第一極和第八開關(guān)的第一極均與輸入電壓的正極相連，第六開關(guān)的第二極與第七開關(guān)的第一極相連，第八開關(guān)的第二極與第九開關(guān)的第一極相連，第七開關(guān)的第二極和第九開關(guān)的第二極均與輸入電壓的負(fù)極相連，第六開關(guān)的第三極用于接收第六控制信號，第七開關(guān)的第三極用于接收第七控制信號，第八開關(guān)的第三極用于接收第八控制信號，第九開關(guān)的第三極用于接收第九控制信號，所述第七開關(guān)的第一極、第九開關(guān)的第一極還與諧振電路相連。
專利摘要一種基于LLC諧振的DC/DC變換器，包括依次電連接的開關(guān)電路、諧振電路、變壓器和整流電路，其中，還包括用于給開關(guān)電路提供穩(wěn)定輸入電壓的穩(wěn)壓電路。本實用新型的基于LLC諧振的DC/DC變換器通過增加一用于給開關(guān)電路提供穩(wěn)定輸入電壓的穩(wěn)壓電路，使得諧振電路能夠工作在諧振頻率點附件，從而提高了基于LLC諧振的DC/DC變換器的工作效率。
文檔編號H02M3/338GK202652074SQ20122024190
公開日2013年1月2日 申請日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者劉宇, 湯小華 申請人:比亞迪股份有限公司