一种电感可调的变压器、电感可调的CLCL谐振变换器的制作方法

本发明涉及开关电源，尤其涉及一种电感可调的变压器、电感可调的clcl谐振变换器。

背景技术：

1、传统的llc电路通常通过脉冲频率调制(pfm)的方法实现调压，但是pfm控制需要一个很宽的开关频率范围，以便将llc变换器的输出电压调整至额定输出点，基于llc变换器提出一种clcl变换器，其拓扑结构如图1所示。

2、clcl变换器的拓扑与llc拓扑一样，具有两处谐振频率，分别为：

3、

4、

5、当clcl拓扑工作在如图3所示的区域2中时，模态分析为图2中的10种模态，并且当变换器工作于线性区域内时，可以实现的拓扑控制方式为将buck变换器的占空比固定，调整clcl变换器的频率，通过合理的参数设计以保证系统效率最优，以500w半砖样机为例，前级buck环节在调压过程中效率在94-92％之间变化，而谐振单元的效率则高达98％以上，采用clcl拓扑，调频方式调压，则可以将buck变换器效率控制住94％附近，而clcl效率由于实现zvs，始终保持在一个高点，系统效率曲线在宽输入情况下大大改善。

6、对于clcl电路来说，为保证开关频率与电压增益呈现正相关，通常设计时另开关频率大于谐振频率，工作在zvs的区域1中，当软启动或调压时，fs越大则输出电压越低。

7、对于clcl变换器来说，通常采用pfm调制进行调压，然而pfm调制有以下几个缺点：

8、a)对于磁性元件的参数设计和驱动电路的设计有较高要求；

9、b)由于开关频率变化，由pfm控制的clcl架构的dc-dc变换器电磁干扰性能降低；

10、c)频率变高时，由于开关损耗导致变换器效率下降；

11、d)无法在多个独立输出的应用场景实现独立控制。

12、因此，如何选取一种无需pfm调制的电感可调的变压器，并设计一种电感可调的clcl谐振变换器，是亟需解决的问题。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种电感可调的变压器、电感可调的clcl谐振变换器，用以解决现有clcl变压器采用pfm调制进行调压存在的缺陷。

2、一方面，本发明提供了一种电感可调的变压器，包括：两组e型磁芯及所述变压器的控制电路；其中，

3、两组e型磁芯相对放置且边柱连接，直流绕组沿顺时针方向绕制在两组e型磁芯的边柱上，直流绕组的两侧抽头分别对应连接到所述控制电路的两个输出端；

4、所述控制电路用于对所述变压器的控制对象的输出电压或电流进行调节，得到直流偏置电流；通过将所述直流偏置电流输入至所述直流绕组，以调整所述变压器的励磁电感。

5、在上述方案的基础上，本发明还做出了如下改进：

6、进一步，所述控制电路依次包括：采样比较电路、控制器、限幅器和压控电流源电路；其中，

7、所述采样比较电路，用于采集所述变压器的控制对象的输出电压或电流，并将输出电压或电流与电压或电流的基准值进行比较，得到偏差信号；

8、所述控制器，用于对所述偏差信号进行控制调节；

9、所述限幅器，用于对经过控制调节的信号进行限幅；

10、所述压控电流源电路，用于将限幅处理以后的信号作为压控电流源电路的输入信号，处理得到所述直流偏置电流。

11、进一步，所述变压器的原边绕组沿顺时针方向绕制在所述两组e型磁芯的中柱上；

12、所述变压器的副边绕组沿逆时针方向绕制在所述两组e型磁芯的中柱上。

13、进一步，所述变压器的原边绕组沿顺时针方向绕制在所述两组e型磁芯的中柱上；

14、所述变压器的副边绕组带中间抽头、且沿逆时针方向绕制在所述两组e型磁芯的中柱上。

15、进一步，所述两组e型磁芯的中柱之间具有气隙。

16、另一方面，本发明还公开了一种电感可调的clcl谐振变换器，包括：原边电路，副边电路，以及上述的电感可调的变压器；

17、所述原边电路的输出端与原边绕组相连；

18、所述副边电路的输入端与副边绕组相连；

19、所述控制电路用于对所述副边电路的输出电压或电流进行调节。

20、在上述方案的基础上，本发明还做出了进一步改进：

21、进一步，所述原边电路包括：上桥臂开关、下桥臂开关及原边补偿电路；其中，

22、上桥臂开关和下桥臂开关串联后在电源ubus的两侧；

23、在上桥臂开关和下桥臂开关的连接处、所述变压器的原边绕组之间设置有原边补偿电路。

24、进一步，所述原边补偿电路包括：电容cr、电容cp、电感lr及电感ls；其中，

25、电容cr的一端连接上桥臂开关和下桥臂开关的连接处，电容cr的另一端连接电感lr的一端，电感lr的另一端分别连接电感ls的一端、电容cp的一端；电感ls的一端连接所述原边绕组的同名端，电容cp的另一端与所述原边绕组的异名端均连接电源ubus的负极。

26、进一步，所述上桥臂开关和下桥臂开关均包括开关管、二极管和电容；开关管的漏极和源极之间反向并联二极管、且并联电容；开关管的栅极用于接收驱动信号；

27、电源ubus的正极连接上桥臂开关中开关管q1的源极，开关管q1的漏极连接下桥臂开关中开关管q2的源极，开关管q1的漏极连接电源ubus的负极。

28、进一步，所述副边电路包括：二极管d1、二极管d2、电容co及电阻ro；

29、副边绕组的同名端连接二极管d1的正极，副边绕组的异名端连接二极管d2的正极，二极管d1的负极连接二极管d2的负极、电容co的一端及电阻ro的一端；副边绕组的中间抽头连接电容co的另一端及电阻ro的另一端。

30、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

31、1、本发明提供的电感可调的变压器，通过将直流偏置电流输入至直流绕组，以达到调整变压器的励磁电感的目的。

32、2、本发明提供的电感可调的clcl谐振变换器，通过使用上述电感可调的变压器，从根本上改变了clcl谐振变换器的控制方式，能够很好地避免了pfm调制方式存在的上述缺陷。

33、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种电感可调的变压器，其特征在于，包括：两组e型磁芯及所述变压器的控制电路；其中，

2.根据权利要求1所述的电感可调的变压器，其特征在于，所述控制电路依次包括：采样比较电路、控制器、限幅器和压控电流源电路；其中，

3.根据权利要求1或2所述的电感可调的变压器，其特征在于，

4.根据权利要求1或2所述的电感可调的变压器，其特征在于，

5.根据权利要求1或2所述的电感可调的变压器，其特征在于，

6.一种电感可调的clcl谐振变换器，其特征在于，包括：原边电路，副边电路，以及权利要求1-5中任一项所述的电感可调的变压器；

7.根据权利要求6所述的电感可调的clcl谐振变换器，其特征在于，所述原边电路包括：上桥臂开关、下桥臂开关及原边补偿电路；其中，

8.根据权利要求7所述的基于可变电感的clcl谐振变换器，其特征在于，所述原边补偿电路包括：电容cr、电容cp、电感lr及电感ls；其中，

9.根据权利要求7所述的基于可变电感的clcl谐振变换器，其特征在于，

10.根据权利要求6所述的电感可调的clcl谐振变换器，其特征在于，所述副边电路包括：二极管d1、二极管d2、电容co及电阻ro；副边绕组的同名端连接二极管d1的正极，副边绕组的异名端连接二极管d2的正极，二极管d1的负极连接二极管d2的负极、电容co的一端及电阻ro的一端；副边绕组的中间抽头连接电容co的另一端及电阻ro的另一端。

技术总结
本发明涉及一种电感可调的变压器、电感可调的CLCL谐振变换器，属于开关电源技术领域，解决了现有PFM调制进行调压存在的缺陷。一种电感可调的变压器，包括：两组E型磁芯及所述变压器的控制电路；其中，两组E型磁芯相对放置且边柱连接，直流绕组沿顺时针方向绕制在两组E型磁芯的边柱上，直流绕组的两侧抽头分别对应连接到所述控制电路的两个输出端；所述控制电路用于对所述变压器的控制对象的输出电压或电流进行调节，得到直流偏置电流；通过将所述直流偏置电流输入至所述直流绕组，以调整所述变压器的励磁电感。本发明提供的电感可调的变压器，通过将直流偏置电流输入至直流绕组，以达到调整变压器的励磁电感的目的。

技术研发人员：刘博禹,张斌,赵鑫
受保护的技术使用者：北京机械设备研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16