用于LLC谐振变换器的恒流控制电路制造技术

本申请公开了一种用于LLC谐振变换器的恒流控制电路。所述LLC谐振变换器包括采用自激振荡方式工作的第一双极型晶体管和第二双极型晶体管，所述恒流控制电路包括：开关元件，用于短接所述第一双极型晶体管和所述第二双极型晶体管至少之一的驱动电流；以及驱动模块，包括输出电流计算模块，用于计算谐振电流信号和第一变压器励磁电流信号的差值的绝对值的平均值作为补偿信号，以及根据补偿信号控制所述开关元件的导通状态，以实现恒流控制。在将电荷泵PFC模块与LLC谐振变换组合应用构成的复杂电路中，该恒流控制电路仍然可以提高恒流控制精度。

Constant Current Control Circuit for LLC Resonant Converter

【技术实现步骤摘要】
用于LLC谐振变换器的恒流控制电路
本技术涉及电源
，更具体地，涉及用于LLC谐振变换器的恒流控制电路。
技术介绍
LED驱动电路用于向LED灯提供直流输出电流，使得LED灯点亮发光从而作为照明光源。LED驱动电路的主要性能参数包括功率因数(PF)和输出电流纹波。功率因数表征有功功率与无功功率的比值。输出电流纹波表征直流输出电流的交流分量。例如，该交流分量是工频分量，将会导致LED灯的频闪，不仅影响照明效果，而且影响LED灯的寿命。LED驱动电路的高功率因数可以提高电能利用率，低输出电流纹波可以减少频闪。为了兼顾高功率因数和低输出电流纹波，LED驱动电路可以采用多种级联的电路方案，包括：单级反激式原边控制恒流系统架构和消纹波电路组成的第一类型级联方案；升压拓扑和反激式原边控制恒流拓扑组成的第二类型级联方案；升压拓扑和谐振半桥LLC结构组成的第三类型级联方案；电荷泵PFC模块和谐振半桥LLC结构组成的第四类型级联方案。上面四种类型的电路方案都可以同时实现高功率因数(PF)和低输出电流纹波(无频闪)。然而，第一类型级联方案的缺点是消纹波电路对系统效率影响很大，尤其当谐振输出电压比较低的时候。第二类型级联方案的缺点是两级方案系统比较复杂，系统成本较高，另外EMI调试比较困难，效率也不高。第三类型级联方案和第四类型级联方案的效率比第二类型级联方案的效率高，但是系统更复杂且成本更高。在第四类型的级联方案中，谐振型开关变换器是采用开关管获得方波电压以及采用谐振回路进行谐振以实现能量传输的功率变换器。LLC谐振变换器具备较高的功率密度及较少的电子元器件数量，同时拥有平滑的电流波形，有利于改善电磁干扰，并且能够在整个运行范围内实现开关管的零电压切换(ZeroVoltageSwitching，ZVS)和零电流切换(ZeroCurrentSwitching，ZCS)，有助于获得极高的效率。进一步地，在LLC半桥驱动上面增加电流型电荷泵无源PFC和电压型电荷泵无源PFC组合，可以获得很高的功率因数(PF)和很低的总谐波失真(THD)。因此，第四类型的级联方案在电路效率方面具有明显的优势。进一步地，期待在第四类型的级联方案中兼顾电路效率的提高和电路成本的降低。
技术实现思路
鉴于上述问题，本申请提供用于LLC谐振变换器的恒流控制电路，其中，恒流控制电路获得的补偿信号包含谐振电流信号和第一变压器励磁电流信号，从而可以提高恒流控制精度。根据本技术的一方面，提供一种用于LLC谐振变换器的恒流控制电路，所述LLC谐振变换器包括第一变压器、第一双极型晶体管和第二双极型晶体管，所述第一双极型晶体管和所述第二双极型晶体管采用自激振荡方式工作，使得谐振电流和励磁电流流经所述第一变压器的原边绕组，所述恒流控制电路包括：开关元件，用于短接所述第一双极型晶体管和所述第二双极型晶体管至少之一的驱动电流；以及驱动模块，包括输出电流计算模块，用于计算谐振电流信号和第一变压器励磁电流信号的差值的绝对值的平均值作为补偿信号，以及根据补偿信号控制所述开关元件的导通状态从而实现谐振频率的控制，以实现恒流控制。优选地，所述LLC谐振变换器还包括第二变压器，所述第二变压器具有负载绕组，以及与所述负载绕组耦合的第一驱动绕组和第二驱动绕组，所述第二变压器的负载绕组连接在谐振回路上以获得谐振电流，所述第一驱动绕组的同名端和所述第二驱动绕组的异名端分别连接至所述第一双极型晶体管和所述第二双极型晶体管的基极，从而提供根据所述谐振电流的感应电流产生的相应驱动电流。优选地，所述开关元件在短接所述驱动电流时将所述第一驱动绕组的同名端和异名端彼此连接。优选地，所述第二变压器还包括控制绕组，所述开关元件在短接所述驱动电流时将所述控制绕组的同名端和异名端彼此连接。优选地，所述开关元件包括：第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管连接在所述第一驱动绕组的异名端和接地端之间，所述第二晶体管连接在所述第一驱动绕组的同名端和接地端之间，所述接地端连接至所述第一双极型晶体管和所述第二双极型晶体管的中间节点。优选地，还包括：第一运算放大器和第二运算放大器，分别连接到所述第一晶体管和第二晶体管的控制端连接，其中，所述驱动模块提供开通信号，所述第一运算放大器和所述第二运算放大器提供关断信号，所述第一晶体管和第二晶体管的开关控制信号为所述开通信号和所述关断信号的叠加信号。优选地，所述第一运算放大器和所述第二运算放大器各自的同相输入端接收负电位参考电压，反相输入端连接至各自输出端，以实现所述第二变压器的相应绕组的同名端和异名端的负电压钳位。优选地，所述开关元件包括：第一晶体管和第二晶体管，反向串联连接到所述第二变压器的相应绕组的同名端与接地端之间，所述第二变压器的相应绕组的异名端和所述接地端连接至所述第一双极型晶体管和所述第二双极型晶体管的中间节点。优选地，所述驱动模块与所述第一晶体管和第二晶体管的控制端连接以提供开关控制信号。优选地，所述第一变压器包括原边绕组和副边绕组，所述原边绕组作为谐振回路的一部分，所述副边绕组与所述原边绕组耦合以提供谐振输出电压，其中，所述输出电流计算模块根据所述谐振电流的电流采样信号以及所述谐振输出电压的电压反馈信号获得所述补偿信号。优选地，所述输出电流计算模块包括：第三运算放大器及输出端相连接的第三晶体管，用于产生第一电流；第四运算放大器及输出端相连接的第四晶体管，用于产生第二电流；多个电流镜，用于将所述第一电流和所述第二电流相减以产生等效充电电流；以及电容，用于对等效充电电流进行积分以产生所述补偿信号，其中，所述第三运算放大器和所述第四运算放大器的同相输入端分别接收第一参考电压和第二参考电压，所述第三运算放大器和所述第四运算放大器之一的反相输入端接收所述电流采样信号，另一个的反相输入端接地。优选地，所述输出电流计算模块还包括：第一开关，用于将所述第三运算放大器的反相输入端选择性地接地或接收所述电流采样信号；第二开关，用于将所述第四运算放大器的反相输入端选择性地接地或接收所述电流采样信号；比较器，将所述电压反馈信号与第三参考电压相比较，从而产生所述第一开关和所述第二开关的控制信号。优选地，所述第二参考电压大于所述第一参考电压。优选地，所述驱动模块还包括：振荡器，根据斜坡信号和所述补偿信号产生时钟信号；以及逻辑模块，根据所述时钟信号产生开通信号或开关控制信号。根据本技术的另一方面，提供一种用于LLC谐振变换器的恒流控制方法，所述LLC谐振变换器包括第一变压器、第一双极型晶体管和第二双极型晶体管，所述第一双极型晶体管和所述第二双极型晶体管采用自激振荡方式工作，使得谐振电流和励磁电流流经所述第一变压器的原边绕组，所述恒流控制方法包括：计算谐振电流信号和第一变压器励磁电流信号的差值的绝对值的平均值，获得补偿信号；根据所述补偿信号控制开关元件的导通状态从而实现谐振频率的控制，以实现恒流控制，其中，在开关元件导通时短接所述第一双极型晶体管和所述第二双极型晶体管至少之一的驱动电流。优选地，获得补偿信号的步骤包括：将谐振电流信号的电流采样信号与第一参考电压相比较，以产生第一电流；采用第二参考电压产生第二电流；将所述第一电流和所述第二电流相减以产生等效充电电流；以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于LLC谐振变换器的恒流控制电路，所述LLC谐振变换器包括第一变压器、第一双极型晶体管和第二双极型晶体管，所述第一双极型晶体管和所述第二双极型晶体管采用自激振荡方式工作，使得谐振电流和励磁电流流经所述第一变压器的原边绕组，其特征在于，所述恒流控制电路包括：开关元件，用于短接所述第一双极型晶体管和所述第二双极型晶体管至少之一的驱动电流；以及驱动模块，包括输出电流计算模块，用于计算谐振电流信号和第一变压器励磁电流信号的差值的绝对值的平均值作为补偿信号，以及根据补偿信号控制所述开关元件的导通状态从而实现谐振频率的控制，以实现恒流控制。

【技术特征摘要】
1.一种用于LLC谐振变换器的恒流控制电路，所述LLC谐振变换器包括第一变压器、第一双极型晶体管和第二双极型晶体管，所述第一双极型晶体管和所述第二双极型晶体管采用自激振荡方式工作，使得谐振电流和励磁电流流经所述第一变压器的原边绕组，其特征在于，所述恒流控制电路包括：开关元件，用于短接所述第一双极型晶体管和所述第二双极型晶体管至少之一的驱动电流；以及驱动模块，包括输出电流计算模块，用于计算谐振电流信号和第一变压器励磁电流信号的差值的绝对值的平均值作为补偿信号，以及根据补偿信号控制所述开关元件的导通状态从而实现谐振频率的控制，以实现恒流控制。2.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其特征在于，所述LLC谐振变换器还包括第二变压器，所述第二变压器具有负载绕组，以及与所述负载绕组耦合的第一驱动绕组和第二驱动绕组，所述第二变压器的负载绕组连接在谐振回路上以获得谐振电流，所述第一驱动绕组的同名端和所述第二驱动绕组的异名端分别连接至所述第一双极型晶体管和所述第二双极型晶体管的基极，从而提供根据所述谐振电流的感应电流产生的相应驱动电流。3.根据权利要求2所述的恒流控制电路，其特征在于，所述开关元件在短接所述驱动电流时将所述第一驱动绕组的同名端和异名端彼此连接。4.根据权利要求2所述的恒流控制电路，其特征在于，所述第二变压器还包括控制绕组，所述开关元件在短接所述驱动电流时将所述控制绕组的同名端和异名端彼此连接。5.根据权利要求3或4所述的恒流控制电路，其特征在于，所述开关元件包括：第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管连接在所述第一驱动绕组的异名端和接地端之间，所述第二晶体管连接在所述第一驱动绕组的同名端和接地端之间，所述接地端连接至所述第一双极型晶体管和所述第二双极型晶体管的中间节点。6.根据权利要求5所述的恒流控制电路，其特征在于，还包括：第一运算放大器和第二运算放大器，分别连接到所述第一晶体管和第二晶体管的控制端连接，其中，所述驱动模块提供开通信号，所述第一运算放大器和所述第二运算放大器提供关断信号，所述第一晶体管和第二晶体管的开关控制信号为所述开通信号和所述关断信号的叠加信号。7.根据权利要求6所述的恒流控制电路，其特征在于，所述第一运算放大器和所述第二运算放大器各自的同相输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤仙明，谢小高，姚云龙，陈华捷，吴建兴，
申请(专利权)人：杭州士兰微电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33