一种均压系统的制作方法

1.本实用新型涉及电源技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种均压系统。


背景技术：

2.近年来随着高频电力电子技术的快速发展，越来越多的高压应用场合采用了高频变换技术。llc变换器因其拓扑结构简单、效率高等特点，在各种场合得到了广泛的使用。在高压应用场合使用llc变换器多级串联时，由于实际线路或者元器件的参数不能完全一致，可能会引起每个变换器的功率管上的电压是不同的，此种情况会对变换器的安全工作造成影响。
3.有鉴于此特提出本实用新型。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种均压系统，系统空载时，若第一输入电容和第二输入电容的电压差大于设定差值，负载切换功率管导通，通过负载电阻消耗输出电压，避免输出电压累积过高，并通过调整第一llc开关电路、第二llc开关电路的上桥臂、下桥臂的开通、关断频率调整增益，进而实现均压。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思是：
6.一种均压系统，包括输入侧和输出侧，
7.所述输入侧包括串联的第一输入电容和第二输入电容，第一输入电容、第二输入电容的两端分别与第一llc开关电路、第二llc开关电路连接，第一llc开关电路与第一变压器的原边连接，第二llc开关电路与第二变压器的原边连接；
8.所述输出侧包括串联的负载电阻和负载切换功率管，所述负载电阻和负载切换功率管所在支路与输出电容的两端连接，所述第一变压器和第二变压器的副边均与整流电路连接，所述整流电路与输出电容的两端连接。
9.进一步的，所述第一输入电容、第二输入电容的两端分别与第一电压采样电路、第二电压采样电路连接，所述第一电压采样电路、第二电压采样电路的输出端均与单片机控制电路连接，所述单片机控制电路用于控制负载切换功率管的导通或关断。
10.进一步的，所述第一变压器和第二变压器的参数相同，所述参数包括原边匝数、副边匝数、电感量和漏感值。
11.进一步的，所述第一llc开关电路和第二llc开关电路的拓扑结构相同。
12.进一步的，所述第一llc开关电路包括第一全桥电路和第一谐振网络；
13.所述第一全桥电路包括分别串联的第一开关管、第二开关管和第三开关管、第四开关管，所述第一开关管和第三开关管，第二开关管和第四开关管均通过第一谐振网络连通。
14.进一步的，所述第一谐振网络包括串联的第一谐振电感、第一励磁电感和第一谐振电容，所述第一变压器的原边与第一励磁电感并联。
15.进一步的，所述第二llc开关电路包括第二全桥电路和第二谐振网络；
16.所述第二全桥电路包括分别串联的第五开关管、第六开关管和第七开关管、第八开关管，所述第五开关管和第七开关管，第六开关管和第八开关管均通过第二谐振网络连通。
17.进一步的，所述第二谐振网络包括串联的第二谐振电感、第二励磁电感和第二谐振电容，所述第二变压器的原边与第二励磁电感并联。
18.进一步的，所述第一开关管、第三开关管、第五开关管、第七开关管同时开通或关断；
19.所述第二开关管、第四开关管、第六开关管、第八开关管同时开通或关断。
20.采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：
21.本实用新型的均压系统空载时，若第一输入电容和第二输入电容的电压差大于设定差值，负载切换功率管导通，通过负载电阻消耗输出电压，避免输出电压累积过高，并通过调整第一llc开关电路、第二llc开关电路的上桥臂、下桥臂的开通、关断频率调整增益，进而实现均压。
22.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
23.附图作为本实用新型的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
24.图1是本实用新型均压系统的示意图；
25.图2是本实用新型第一llc开关电路和第二llc开关电路的拓扑结构图；
26.图3是本实用新型均压系统的控制关系图。
27.图中主要元件：1、第一输入电容；2、第二输入电容；3、第一llc开关电路；301、第一开关管；302、第二开关管；303、第三开关管；304、第四开关管；305、第一谐振电感；306、第一励磁电感；307、第一谐振电容；4、第二llc开关电路；401、第五开关管；402、第六开关管；403、第七开关管；404、第八开关管；405、第二谐振电感；406、第二励磁电感；407、第二谐振电容；5、第一变压器；6、第二变压器；7、整流电路；8、输出电容；9、负载电阻；10、负载切换功率管；11、第一电压采样电路；12、第二电压采样电路；13、单片机控制电路。
28.需要说明的是，附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本实用新型的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。
具体实施方式
29.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
30.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了
便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.现有技术中随着高频电力电子技术的快速发展，越来越多的高压应用场合采用llc变换器进行高频变换，但llc变换器多级串联时，由于实际线路或者元器件的参数不能完全一致，可能会引起每个llc变换器功率管上的电压是不同的，此种情况可能会影响llc变换器的工作性能，因此需进行均压。
33.如图1-3所示，本实用新型提供一种均压系统，包括输入侧和输出侧，输入侧包括串联的第一输入电容1和第二输入电容2，第一输入电容1和第二输入电容2的两端分别与第一llc开关电路3、第二llc开关电路4连接，第一llc开关电路3与第一变压器5的原边连接，第二llc开关电路4与第二变压器6的原边连接。
34.第一变压器5和第二变压器6的副边均与整流电路7连接，整流电路7用于将交流电转变为直流电，整流电路7与输出电容8的两端连接。
35.本实用新型均压系统的输出侧还包括串联的负载电阻9和负载切换功率管10，负载电阻9和负载切换功率管10所在支路与输出电容8的两端连接。
36.则本实用新型的均压系统在空载时，若第一输入电容1和第二输入电容2的电压差大于设定差值，负载切换功率管10导通，此时负载电阻9可消耗输出电压，避免输出电压累积过高影响均压系统的可靠性，并通过改变第一llc开关电路3和第二llc开关电路4的上桥臂、下桥臂的开通、关断频率调整第一llc开关电路3、第二llc开关电路4的增益，从而实现均压。
37.第一输入电容1和第二输入电容2的两端分别与第一电压采样电路11、第二电压采样电路12连接，第一电压采样电路11和第二电压采样电路12的输出端均与单片机控制电路13连接，单片机控制电路13用于控制负载切换功率管10的导通或关断。
38.单片机控制电路13提供驱动第一llc开关电路3和第二llc开关电路4的pwm驱动信号，pwm驱动信号包括驱动第一llc开关电路3上桥臂、第二llc开关电路4上桥臂的第一pwm驱动信号和驱动第一llc开关电路3下桥臂、第二llc开关电路4下桥臂的第二pwm驱动信号。
39.本实用新型中通过单片机控制电路13调整驱动第一llc开关电路3和第二llc开关电路4的pwm驱动信号的频率调整增益，从而实现均压，且本实用新型中第一llc开关电路3和第二llc开关电路4的增益随频率的增加而减小。
40.进一步的，本实用新型中第一pwm驱动信号和第二pwm驱动信号的占空比均为50％，且第一pwm驱动信号和第二pwm驱动信号互补。具体的，第一pwm驱动信号处于高电平时，第二pwm驱动信号处于低电平，此时第一llc开关电路3和第二llc开关电路4的上桥臂开通，下桥臂关断；第一pwm驱动信号处于低电平时，第二pwm驱动信号处于高电平，此时第一llc开关电路3和第二llc开关电路4的上桥臂关断，下桥臂开通。因此本实用新型中pwm驱动信号的频率与第一llc开关电路3、第二llc开关电路4的上桥臂、下桥臂的开通、关断频率相
同。
41.为实现均压，本实用新型中第一变压器5和第二变压器6的参数相同，参数包括原边匝数、副边匝数、电感量和漏感值。
42.第一llc开关电路3和第二llc开关电路4的拓扑结构相同。
43.如图2所示，在本实用新型的一个实施例中，第一llc开关电路3包括第一全桥电路和第一谐振网络，第一全桥电路包括分别串联的第一开关管301、第二开关管302和第三开关管303和第四开关管304，第一开关管301和第三开关管303，第二开关管302和第四开关管304均通过第一谐振网络连接。与第二开关管302和第四开关管304开通时相比，第一开关管301和第三开关管303开通时电路中电流方向相反，从而实现将第一输入电容1上的直流电转变为交流电。
44.第一谐振网络包括串联的第一谐振电感305、第一励磁电感306和第一谐振电容307，第一变压器5的原边与第一励磁电感306并联，其副边与整流电路7连接。
45.第二llc开关电路4包括第二全桥电路和第二谐振网络，第二全桥电路包括分别串联的第五开关管401、第六开关管402和第七开关管403、第八开关管404，其中第五开关管401和第七开关管403，第六开关管402和第八开关管404均通过第二谐振网络连通，且与第六开关管402和第八开关管404开通时相比，第五开关管401和第七开关管403开通时电路中的电流方向相反，从而将第二输入电容2的直流电转变为交流电。
46.第二谐振网络包括串联的第二谐振电感405、第二励磁电感406和第二谐振电容407，第二变压器6的原边与第二励磁电感406并联，其副边与整流电路7连接。
47.第一llc开关电路3上桥臂和第二llc开关电路4上桥臂同时开通或关断具体为第一开关管301、第三开关管303、第五开关管401、第七开关管403同时开通或关断。
48.第一llc开关电路3下桥臂和第二llc开关电路4下桥臂同时开通或关断具体为第二开关管302、第四开关管304、第六开关管402、第八开关管404同时开通或关断。
49.本实用新型的均压系统的工作流程为：
50.第一电压采样电路11采集第一输入电容1的电压并反馈至单片机控制电路13，第二电压采样电路12采集第二输入电容2的电压并反馈至单片机控制电路13，单片机控制电路13根据第一输入电容1和第二输入电容2的电压差提供驱动第一llc开关电路3和第二llc开关电路4的pwm驱动信号。
51.具体的，均压系统带载运转时，单片机控制电路13控制负载切换功率管10关断，避免负载电阻9影响系统的工作效率，单片机控制电路13判断第一输入电容1和第二输入电容2的电压差大于设定差值时，减小pwm驱动信号的频率，直至电压差小于或等于设定差值，单片机控制电路13保持当前pwm驱动信号的频率。
52.系统空载时，由于没有负载消耗系统输出的能量，其输出电压会逐渐累积。为避免输出电压累积过高，本实用新型中均压系统空载时，均压系统处于间歇模式，即输出电压达到第一设定值时，单片机控制电路13将pwm驱动信号关闭；输出电压降至第二设定值时，单片机控制电路13控制pwm驱动信号开启，优选的，pwm驱动信号每次均以最大频率开启。
53.单片机控制电路13判断第一输入电容1和第二输入电容2的电压差大于设定差值时，若pwm驱动信号开启，单片机控制电路13则减小当前pwm驱动信号的频率，直至电压差小于或等于设定差值，保持当前的pwm驱动信号的频率；
54.若pwm驱动信号未开启，单片机控制电路13一方面控制负载切换功率管10导通，通过负载电阻9在均压系统的输出侧提供负载，消耗系统的输出电压，避免输出电压累积过高影响系统的可靠性；另一方面单片机控制电路13开启pwm驱动信号，并减小其频率，通过第一llc开关电路3和第二llc开关电路4增益的增加来减小第一输入电容1和第二输入电容2的电压差，直至电压差小于或等于设定差值，此时单片机控制电路13保持当前pwm驱动信号的频率。
55.输出电压累积至第一设定值时，单片机控制电路13控制pwm驱动信号关闭，保证均压系统的可靠性。
56.以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。

技术特征：
1.一种均压系统，其特征在于，包括输入侧和输出侧，所述输入侧包括串联的第一输入电容和第二输入电容，第一输入电容、第二输入电容的两端分别与第一llc开关电路、第二llc开关电路连接，第一llc开关电路与第一变压器的原边连接，第二llc开关电路与第二变压器的原边连接；所述输出侧包括串联的负载电阻和负载切换功率管，所述负载电阻和负载切换功率管所在支路与输出电容的两端连接，所述第一变压器和第二变压器的副边均与整流电路连接，所述整流电路与输出电容的两端连接。2.根据权利要求1所述的一种均压系统，其特征在于，所述第一输入电容、第二输入电容的两端分别与第一电压采样电路、第二电压采样电路连接，所述第一电压采样电路、第二电压采样电路的输出端均与单片机控制电路连接，所述单片机控制电路用于控制负载切换功率管的导通或关断。3.根据权利要求1所述的一种均压系统，其特征在于，所述第一变压器和第二变压器的参数相同，所述参数包括原边匝数、副边匝数、电感量和漏感值。4.根据权利要求1-3任一项所述的一种均压系统，其特征在于，所述第一llc开关电路和第二llc开关电路的拓扑结构相同。5.根据权利要求4所述的一种均压系统，其特征在于，所述第一llc开关电路包括第一全桥电路和第一谐振网络；所述第一全桥电路包括分别串联的第一开关管、第二开关管和第三开关管、第四开关管，所述第一开关管和第三开关管，第二开关管和第四开关管均通过第一谐振网络连通。6.根据权利要求5所述的一种均压系统，其特征在于，所述第一谐振网络包括串联的第一谐振电感、第一励磁电感和第一谐振电容，所述第一变压器的原边与第一励磁电感并联。7.根据权利要求5所述的一种均压系统，其特征在于，所述第二llc开关电路包括第二全桥电路和第二谐振网络；所述第二全桥电路包括分别串联的第五开关管、第六开关管和第七开关管、第八开关管，所述第五开关管和第七开关管，第六开关管和第八开关管均通过第二谐振网络连通。8.根据权利要求7所述的一种均压系统，其特征在于，所述第二谐振网络包括串联的第二谐振电感、第二励磁电感和第二谐振电容，所述第二变压器的原边与第二励磁电感并联。9.根据权利要求7所述的一种均压系统，其特征在于，所述第一开关管、第三开关管、第五开关管、第七开关管同时开通或关断；所述第二开关管、第四开关管、第六开关管、第八开关管同时开通或关断。

技术总结
本实用新型提供了一种均压系统，包括输入侧和输出侧，所述输入侧包括串联的第一输入电容和第二输入电容；所述输出侧包括串联的负载电阻和负载切换功率管，所述负载电阻和负载切换功率管所在支路与输出电容的两端连接，第一变压器和第二变压器的副边均与整流电路连接，所述整流电路与输出电容的两端连接。本实用新型的均压系统空载时，若第一输入电容和第二输入电容的电压差大于设定差值，负载切换功率管导通，通过负载电阻消耗输出电压，避免输出电压累积过高，并通过调整第一LLC开关电路、第二LLC开关电路的上桥臂、下桥臂的开通、关断频率调整增益，进而实现均压。进而实现均压。进而实现均压。


技术研发人员：刘美堂 马超 李海锋 张素丽
受保护的技术使用者：山东朗进科技股份有限公司
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/10/20