LLC变换器、电源模块和充电装置的制作方法

本技术涉及电力电子，尤其涉及一种llc变换器、电源模块和充电装置。

背景技术：

1、llc变换器是一种通过控制开关频率来实现输出电压恒定的谐振电路，可广泛应用于各种电源中。llc变换器的拓扑结构中一般包括l(变压器中的励磁电感)、l(电感)和c(电容)，以及开关元件，这些器件可组成逆变电路、谐振电路和整流电路等。通过这些模块中元件的协同作用，llc变换器可实现直流dc-dc变换，实现高效能的电能转换。llc变换器的优点在于它可以实现软开关、提供高效率、低功率损耗和低电磁干扰，有利于满足电源行业对产品的高频化、小型化要求。但目前三相llc变换器工作时共模噪声较大，存在电磁兼容性emc问题。

技术实现思路

1、本技术提供了一种llc变换器、电源模块和充电装置，可解决llc变换器的emc问题。

2、第一方面，本技术提供了一种llc变换器，该llc变换器包括逆变电路、谐振电路、整流电路和共模电感，逆变电路通过谐振电路连接整流电路；谐振电路包括第一谐振支路、第二谐振支路和第三谐振支路；其中，第一谐振支路包括串联的第一电感、第一电容、第一变压器和共模电感中的第一绕组，第二谐振支路包括串联的第二电感、第二电容、第二变压器和共模电感中的第二绕组。可理解的，该llc变换器可为三相llc变换器，第一谐振支路、第二谐振支路和第三谐振支路可分别对应该三相llc变换器中的一相。第一电感、第二电感分别为三相llc变换器的第一相、第二相中的谐振电感，第一电容、第二电容分别为三相llc变换器的第一相、第二相中的谐振电容，各相中的谐振电感、谐振电容和变压器的励磁电感可构成llc谐振。第一绕组和第二绕组绕制在共模电感中的同一个磁芯上，匝数相同。第一绕组和第二绕组分别串联在第一谐振支路和第二谐振支路中。在本技术中，当该llc变换器中存在共模电流时，该共模电流可经过第一谐振支路中的第一电感，以及经过第二谐振支路中的第二电感，分别串联在第一谐振支路和第二谐振支路中的第一绕组和第二绕组可以提供共模阻抗，使得该llc变换器中的共模电流减小，从而降低共模电流对llc变换器造成的干扰，减小共模噪声，降低因共模电流产生的磁损耗，提高llc变换器的工作效率，解决emc问题。

3、在一种可行的实现方式中，上述第一变压器的原边绕组与副边绕组之间、上述第二变压器的原边绕组与副边绕组之间均存在原副边寄生电容，第一参考地与第二参考地之间存在目标寄生电容，上述逆变电路的输入负端连接上述第一参考地，上述整流电路的输出负端连接上述第二参考地。第一参考地和第二参考地之间是相互隔离的，此时，上述共模电流可以是因为llc变换器同一相中的谐振电感和变压器的原副边寄生电容发生谐振而产生的，产生的共模电流为高频振荡电流，该共模电流可经过上述目标电容。本技术中，由于共模电感的第一绕组和第二绕组分别串联在第一谐振支路和第二谐振支路中，可提供共模阻抗，使得因谐振电感与变压器的原副边寄生电容谐振而产生的共模电流减小，从而使得llc变换器中的共模电流减小，降低共模噪声，解决emc问题。

4、在一种可行的实现方式中，上述第一谐振支路中的第一节点与上述第一参考地之间、上述第二谐振支路中的第二节点与上述第一参考地之间均存在印刷电路板pcb寄生电容；其中，上述第一节点位于上述第一电感与上述第一变压器的原边绕组的第一端之间，上述第二节点位于上述第二电感与上述第二变压器的原边绕组的第一端之间；上述第一绕组串联于上述第一谐振支路的输入端与上述第一节点之间；上述第二绕组串联于上述第二谐振支路的输入端与上述第二节点之间。也就是说，共模电感的第一绕组可处于第一电感与第一节点之间，或者，第一绕组处于第一电感和第一节点之前。第二绕组的位置与第一绕组类似。此时，位于同一相的谐振电感和变压器的原副边寄生电容以及该相对应的pcb寄生电容一起产生谐振。本技术中，共模电感设置在上述描述的位置，可对流过变压器的原副边寄生电容的共模电流产生抑制，可也对流过pcb寄生电容的共模电流产生抑制，从而使得llc变换器中的共模电流减小，使得共模噪声降低，解决emc问题，提高llc变换器的转换效率。

5、在一种可行的实现方式中，上述第三谐振支路包括串联的第三电感、第三电容、第三变压器和上述共模电感中的第三绕组。这里，第三绕组和第一绕组、第二绕组的匝数均相同，且这三个绕组绕在同一个磁芯上。该共模电感为三相共模电感。本技术中，当该llc变换器中存在共模电流时，该共模电流分别流经第一电感、第二电感和第三电感，该三相共模电感可以提供共模阻抗，使得流经各谐振电感的共模电流均减小，从而使得该llc变换器中的共模电流减小，优化emc效果。

6、在一种可行的实现方式中，上述第三变压器的原边绕组与副边绕组之间存在上述原副边寄生电容。那么在llc变换器各相中均存在共模电流，这样，由于共模电感的第一绕组、第二绕组和第三绕组分别串联在第一谐振支路、第二谐振支路和第三谐振支路中，可以提供共模阻抗，可使得因该llc变换器中各相的谐振电感与变压器的原副边寄生电容谐振而产生的共模电流减小，从而使得llc变换器中的共模电流减小，优化emc效果。

7、在一种可行的实现方式中，上述逆变电路包括第四电容、三个第一开关和三个第二开关，上述三个第一开关分别和上述三个第二开关串联，上述三个第一开关的第一端均连接上述第四电容的第一端，上述三个第二开关的第二端均连接上述第四电容的第二端，上述三个第二开关的第二端连接上述逆变电路的输入负端，上述三个第一开关与上述三个第二开关的串联连接点分别连接上述第一谐振支路的输入端、上述第二谐振支路的输入端和上述第三谐振支路的输入端。第一开关和第二开关可以为mos管或igbt等。该逆变电路中的三个第一开关和三个第二开关基于控制信号导通或关断，可实现将输入该逆变电路的直流电转换为交流电，并输出至谐振电路中。本技术中，当逆变电路中的部分开关导通时，可以使得共模电流经过这些开关流过谐振电感，使得共模电流能在完整的回路流通，进而可保证共模电感能抑制该共模电流，使得共模电流减小。

8、在一种可行的实现方式中，上述整流电路包括第五电容、三个第三开关和三个第四开关，上述三个第三开关分别和上述三个第四开关串联，上述三个第三开关的第一端均连接上述整流电路的输出正端和上述第五电容的第一端，上述三个第四开关的第二端均连接上述整流电路的输出负端和上述第五电容的第二端，上述三个第三开关与上述三个第四开关的串联连接点分别连接上述第一变压器的副边绕组、上述第二变压器的副边绕组和上述第三谐振支路中的第三变压器的副边绕组。其中，第三开关和第四开关可以为mos管、igbt或二极管等。该整流电路中的三个第三开关和三个第四开关基于控制信号导通或关断，可对第一变压器、第二变压器和第三变压器t3输出至该整流电路的交流电进行整流，并输出直流电为该llc变换器连接的直流负载供电。本技术中，当整流电路中的部分开关导通时，可以使得共模电流经过这些开关流过谐振电感，使得共模电流能在完整的回路流通，进而可保证共模电感能抑制该共模电流，使得共模电流减小。

9、在一种可行的实现方式中，上述共模电感的感值基于第一阈值确定；上述共模电感用于当连接上述第一变压器的第四开关或第三开关导通，以及连接上述第一谐振支路的输入端的第一开关或第二开关导通时，使得流过上述第一电感的共模电流小于上述第一阈值；上述共模电感还用于当连接上述第二变压器的第四开关或第三开关导通，以及连接上述第二谐振支路的输入端的第一开关或第二开关导通时，使得流过上述第二电感的共模电流小于上述第一阈值。这里，第一阈值可基于实际需求或经验值进行设置。可理解的，当流过第一电感和第二电感的共模电流小于该第一阈值时，该llc变换器的emc效果满足预设需求。本技术中，当逆变电路中的某一相中的一个开关导通，整流电路中同一相的一个开关导通，使得共模电流能从逆变电路经过同一相的谐振支路，并流至整流电路，再经过参考地流回至逆变电路，构成一个回路，那么共模电感可对该回路中的共模电流进行抑制。通过设置共模电感的感值为合适的值，可使得该llc变换器的共模噪声减小，emc效果能够满足预设要求。

10、在一种可行的实现方式中，上述第一变压器、上述第二变压器和上述第三谐振支路中的第三变压器的原边绕组呈星型连接或三角形连接；上述第一变压器、上述第二变压器和上述第三变压器的副边绕组呈星型连接或三角形连接。本技术中，三个变压器的原/副边绕组呈星型连接，可以降低为保证绝缘性能需付出的成本，节省绝缘材料。三个变压器的原/副边绕组呈三角形连接，可抑制三次谐波，提高输出电能质量。

11、第二方面，本技术提供了一种电源模块，该电源模块包括功率因数校正pfc电路和如第一方面及第一方面任一种实现方式中的llc变换器，上述pfc电路的输出端连接上述llc变换器的输入端，上述llc变换器的输出端用于连接用电设备；上述pfc电路用于为上述llc变换器提供直流电压输入。

12、第三方面，本技术提供了一种充电装置，该充电装置包括功率因数校正pfc电路、直流母线和如第一方面及第一方面任一种实现方式中的llc变换器，上述pfc电路的输出端通过该直流母线连接上述llc变换器的输入端，pfc电路的输入端用于连接交流电源，llc变换器的输出端用于连接用电设备；上述pfc电路用于对交流电源输出的交流电进行功率因数校正，并输出直流电至直流母线，该直流母线用于为上述llc变换器提供直流电压输入。

13、本技术中，llc变换器中包括共模电感，该共模电感的两个绕组分别串联在llc变换器的第一谐振支路和第二谐振支路中，该共模电感可以提供共模阻抗，使得流过此两个谐振支路中的谐振电感的共模电流减小，从而使得该llc变换器的共模噪声减小，解决emc问题。在电源模块和充电装置等电子设备中使用该llc变换器，可优化该电子设备的emc效果，提高该电子设备的工作效率。