LLC准谐振开关电源制造技术

提供了一种LLC准谐振开关电源，包括：相互串联的第一功率开关和第二功率开关；变压器；以及控制芯片，该控制芯片可操作以：基于第一功率开关与第二功率开关之间的连接节点处的电压的变化斜率，开通第一功率开关或第二功率开关，通过对变压器的辅助绕组上的电压进行采样，产生表征LLC准谐振开关电源的输出电压的输出电压表征电压，通过对流过第二功率开关的电流进行采样，产生表征LLC准谐振开关电源的输出电流的输出电流表征电压，并且基于输出电压表征电压和输出电流表征电压中的一者，关断第一功率开关或第二功率开关。根据本发明专利技术实施例的LLC准谐振开关电源既可以同时实现对输出电流和输出电压的控制，又可以实现功率开关的零电压导通。

LLC quasi resonant switching power supply

A LLC quasi resonant switching power supply is provided, including: the first power switch and the second power switch in series; the transformer; and the control chip. The control chip is operable to open the first power switch or the first power switch, based on the variable slope of the voltage at the connection node between the first power switch and the second power switch. The two power switch, by sampling the voltage on the auxiliary winding of the transformer, producing the output voltage representing the output voltage of the LLC quasi resonant switching power supply, sampling the current through the second power switch, and producing the output current representing the output current of the LLC quasi resonant switching power supply. And turn off the first power switch or the second power switch based on one of the voltage represented by the output voltage and the output current. The LLC quasi resonant switching power supply according to the embodiment of the invention can both realize the control of the output current and the output voltage at the same time, and can also realize the zero voltage conduction of the power switch.

【技术实现步骤摘要】
LLC准谐振开关电源
本专利技术涉及电路领域，更具体地涉及一种LLC准谐振开关电源。
技术介绍
图1示出了传统的LLC准谐振开关电源的电路原理图。在图1所示的LLC准谐振开关电源中，通过功率开关S1、S2的不断开通和关断来实现电感Lp、Ls与谐振电容Cr的谐振；谐振腔电流滞后于谐振腔电压是实现功率开关S1、S2的零电压导通的必要条件；当输入电压太低时，工作频率太低，这会导致其工作于容性区域而无法实现功率开关S1、S2的零电压导通。因此，传统的LLC准谐振开关电源只能在交流输入电压为230V的单电压条件下工作，并且需要前级加入Boost功率因数校正(即，Boost-PFC)电路才能实现宽电压输入和高功率因数。
技术实现思路
鉴于以上所述的一个或多个问题，本专利技术提供了一种新颖的LLC准谐振开关电源。根据本专利技术实施例的LLC准谐振开关电源包括：相互串联的第一功率开关和第二功率开关；变压器；以及控制芯片，该控制芯片可操作以：基于第一功率开关与第二功率开关之间的连接节点处的电压的变化斜率，开通第一功率开关或第二功率开关，通过对变压器的辅助绕组上的电压进行采样，产生表征LLC准谐振开关电源的输出电压的输出电压表征电压，通过对流过第二功率开关的电流进行采样，产生表征LLC准谐振开关电源的输出电流的输出电流表征电压，并且基于输出电压表征电压和输出电流表征电压中的一者，关断第一功率开关或第二功率开关。根据本专利技术实施例的LLC准谐振开关电源既可以同时实现对输出电流和输出电压的控制，又可以实现功率开关的零电压导通以减小开关损耗、提高电源效率以及实现高功率因数。附图说明从下面结合附图对本专利技术的具体实施方式的描述中可以更好地理解本专利技术，其中：图1示出了传统的LLC准谐振开关电源的电路原理图；图2示出了根据本专利技术实施例的LLC准谐振开关电源的电路原理图；图3示出了图2所示的LLC准谐振开关电源中的一些信号的时序图；图4示出了图2所示的LLC准谐振开关电源在图3所示的t0-t1期间的等效电路图；图5示出了图2所示的LLC准谐振开关电源在图3所示的t1-t2期间的等效电路图；图6示出了图2所示的LLC准谐振开关电源在图3所示的t2-t3期间的等效电路图；图7示出了图2所示的LLC准谐振开关电源在图3所示的t3-t4期间的等效电路图；图8示出了图2所示的LLC准谐振开关电源在图3所示的t4-t5期间的等效电路图；图9示出了图2所示的LLC准谐振开关电源在图3所示的t5-t6期间的等效电路图；图10示出了图2所示的LLC准谐振开关电源中的控制芯片的示意框图；以及图11示出了图10所示的恒流与恒压控制模块的简化电路图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本专利技术的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术的更好的理解。本专利技术决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本专利技术造成不必要的模糊。图2示出了根据本专利技术实施例的LLC准谐振开关电源的电路原理图。在图2所示的LLC准谐振开关电源中，通过功率开关S1、S2的不断开通和关断来达到所需的输出电压和/或输出电流。图3示出了图2所示的LLC准谐振开关电源中的一些信号的时序图。在图3所示的时序图中，GATEH表示图2所示的控制芯片的GATEH端子处的电压(即，功率开关S1的驱动电压)，GATEL表示图2所示的控制芯片的GATEL端子处的电压(即，功率开关S2的驱动电压)，VHV表示功率开关S1与S2之间的连接节点(即，图2所示的HV点)处的电压，Vcr表示谐振电容Cr上的电压，VCboost表示电容Cboost上的电压，ILS表示流过电感Ls的电感电流，Vcs表示电流采样电阻Rcs上的电压。如图3所示，功率开关S1和S2的导通时间完全一致，因此流过功率开关S1和S2的电流相等，即流过电流采样电阻Rcs的电流是流过电感Ls的电感电流ILs的一半。图3所示的t0-t6为图2所示的LLC准谐振开关电源的一个工作周期。下面结合图2至图9，详细说明图2所示的LLC准谐振开关电源的工作过程。图4示出了图2所示的LLC准谐振开关电源在图3所示的t0-t1期间的等效电路图。如图4所示，在t0-t1期间，功率开关S1导通，输入电容Cin上的电压对电感Lp及Ls充电同时对谐振电容Cr和电容Cboost正向充电，电感电流ILs增大；电感电流ILs从变压器的原边侧传输到变压器的副边侧，然后通过二极管D1流向输出端；当电容Cboost上的电压达到VCin-VAC时，此阶段结束。其中，VCin表示输入电容Cin上的电压，VAC表示LLC准谐振开关电源的交流(AC)输入电压。图5示出了图2所示的LLC准谐振开关电源在图3所示的t1-t2期间的等效电路图。如图5所示，在t1-t2期间，功率开关S1导通，AC输入电压VAC对电感Lp及Ls充电同时对谐振电容Cr正向充电，电感电流ILs增大；电感电流ILs从变压器的原边侧传输到变压器的副边侧，然后通过二极管D1流向输出端；当功率开关S1关断时，此阶段结束。图6示出了图2所示的LLC准谐振开关电源在图3所示的t2-t3期间的等效电路图。如图6所示，在t2时刻，功率开关S1关断，功率开关S2的体二极管导通；控制芯片通过HV点处的电压VHV的斜率变化检测到功率开关S2的体二极管导通后，开通功率开关S2从而实现功率开关S2的零电压导通；在t2-t3期间，电感Lp及Ls对谐振电容Cr正向放电；电感电流ILs从变压器的原边侧传输到变压器的副边侧，然后通过二极管D1流向输出端；当电感电流ILs降为零同时谐振电容Cr上的电压VCr达到正向最大时，此阶段结束。图7示出了图2所示的LLC准谐振开关电源在图3所示的t3-t4期间的等效电路图。如图7所示，在t3-t4期间，电容Cboost和谐振电容Cr对电感Lp及Ls放电；电容Cboost上的电压VCboost和谐振电容Cr上的电压Vcr减小，电感电流ILs负向增大；电感电流ILs从变压器的原边侧传输到变压器的副边侧，然后通过二极管D2流向输出端；当电容Cboost上的电压VCboost减小至0V时，此阶段结束。图8示出了图2所示的LLC准谐振开关电源在图3所示的t4-t5期间的等效电路图。如图8所示，在t4-t5期间，谐振电容Cr对电感Lp及Ls放电；谐振电容Cr上的电压Vcr减小，电感电流ILS负向增大；电感电流ILs从变压器的原边侧传输到变压器的副边侧，然后通过二极管D2流向输出端；当功率开关S2关断时，此阶段结束。图9示出了图2所示的LLC准谐振开关电源在图3所示的t5-t6期间的等效电路图。如图9所示，在t5时刻，功率开关S2关断，功率开关S1的体二极管导通；控制芯片通过HV点处的电压VHV的斜率变化检测到功率开关S1的体二极管导通后，开通功率开关S1从而实现功率开关S1的零电压导通；在t5-t6期间，电感Lp本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LLC准谐振开关电源，包括：相互串联的第一功率开关和第二功率开关；变压器；以及控制芯片，该控制芯片可操作以：基于所述第一功率开关与所述第二功率开关之间的连接节点处的电压的变化斜率，开通所述第一功率开关或所述第二功率开关，通过对所述变压器的辅助绕组上的电压进行采样，产生表征所述LLC准谐振开关电源的输出电压的输出电压表征电压，通过对流过所述第二功率开关的电流进行采样，产生表征所述LLC准谐振开关电源的输出电流的输出电流表征电压，并且基于所述输出电压表征电压和所述输出电流表征电压中的一者，关断所述第一功率开关或所述第二功率开关。

【技术特征摘要】
1.一种LLC准谐振开关电源，包括：相互串联的第一功率开关和第二功率开关；变压器；以及控制芯片，该控制芯片可操作以：基于所述第一功率开关与所述第二功率开关之间的连接节点处的电压的变化斜率，开通所述第一功率开关或所述第二功率开关，通过对所述变压器的辅助绕组上的电压进行采样，产生表征所述LLC准谐振开关电源的输出电压的输出电压表征电压，通过对流过所述第二功率开关的电流进行采样，产生表征所述LLC准谐振开关电源的输出电流的输出电流表征电压，并且基于所述输出电压表征电压和所述输出电流表征电压中的一者，关断所述第一功率开关或所述第二功率开关。2.如权利要求1所述的LLC准谐振开关电源，其中，当所述输出电压表征电压高于所述输出电流表征电压时，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：方倩，康晓智，褚海，杨东泽，周俊，
申请(专利权)人：昂宝电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31