LLC电源输入过电压保护电路和过电压保护方法技术

本发明专利技术提供了一种LLC电源输入过电压保护电路和过电压保护方法，其中电路包括过压检测电路、开关管断态均压电路、控制电路。利用简单元件组成且能精准可靠的按预设阈值保护电路，可以保证在输入电源电压为两倍开关管所能承受的极限电压范围内，开关管不会因过压而炸机，因此能使用在超高压的运用场合。采用最基本的电路原理，通过巧妙合理的设计和反复的实验验证，不仅可靠性极高，且是当下最为简单，成本最低的电路方案之一。

Input Overvoltage Protection Circuit and Overvoltage Protection Method of LLC Power Supply

【技术实现步骤摘要】
LLC电源输入过电压保护电路和过电压保护方法
本专利技术涉及电子电路
，具体地，涉及一种LLC电源输入过电压保护电路和过电压保护方法。
技术介绍
谐振型开关变换器作为软开关的一种,具有工作频率高、损耗小、效率高、体积小等优点。而LLC谐振型开关变换器以其兼具能够在全负载范围内实现原边开关管的ZVS开通,整流二极管的ZCS关断的特点和便于磁集成、输入电压范围宽等优势,在高频开关领域获得了广泛的关注和应用。意法半导体的L6599芯片以其调整效率高、节省散热器、节省空间、输出交调好、输出整流管耐压低以及原边软开关带来的EMI小等优点，在半桥谐振电源的控制芯片领域占据了半壁江山。LLC拓扑属于软开关电路，开关管关断造成的浪涌电压较小，这使得开关管在正常工作时不容易由于过压而损坏。但在工业应用中，经常会因为操作过电压导致变换器的输入电压超过开关器件的击穿电压，从而导致炸机。面对这种状况，最直接的办法就是提高开关管的击穿电压，或者说是使用更高耐压的开关管，但这一方面会增加成本和体积，另一方面，也会降低开关电源的工作效率。因此，采用开关电源的过压保护措施就很有必要。现有的开关电源的过压保护专利中，在检测到输入过压后，一般采用使开关电源芯片停止工作的方法，例如：CN201310466813，在检测到输入直流电压过压时，将开关电源芯片供电电压拉低，从而使开关电源芯片低于其最低工作电压而停止工作；CN201611154552，检测辅助绕组输出电压来判定直流输入是否过压，CN201711120437，检测电流斜率来判定直流输入是否过压，检测到直流输入过压时产生保护信号使开关电源芯片停止工作。这些措施并不能在输入电压超过开关管击穿电压时仍能起到保护作用，因为这种情况下，只要开关管还承受整个输入电压，即便它不工作也会损坏。另一些专利在检测到输入过压后，采用将电路脱离输入电源的办法，例如：CN201110451970，检测到交流输入侧过压后通过控制继电器使得电路脱离过电压，此方案增加体积和成本，并且继电器动作时间过长，无法满足操作过电压保护的需要。CN201310121503和CN201310134796，检测到输入直流电压过压后，控制接入开关断开，从而使输入直流电压不再继续升高，该方案需要使用能快速关断、具有较高耐压和电流的功率开关元件，增加了电路的成本。可见，现有的开关电压输入电源过电压保护存在两个问题：其一是不能在输入电压超过开关管击穿电压时起到有效的保护作用；其二是需要额外的功率开关元件，增加电路成本。因此，提供一种LLC电源输入过电压保护电路和过电压保护方法具有较高的价值和意义。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种LLC电源输入过电压保护电路和过电压保护方法。根据本专利技术提供的一种LLC电源输入过电压保护电路，包括半桥、滤波电容、过压检测电路、开关管断态均压电路以及控制电路；所述半桥包括两个场效应晶体管，分别将这两个场效应晶体管记为第一场效应晶体管、第二场效应晶体管；第一场效应晶体管的源极和第二场效应晶体管的漏极这两者中，一者与直流母线正极相连接，另一者与直流母线负极相连接；第一场效应晶体管的漏极和第二场效应晶体管的源极均与半桥桥臂中点相连接；所述滤波电容分别与直流母线正极、直流母线负极相连接；所述过压检测电路包括至少三个信号端，这三个信号端分别与直流母线正极、直流母线负极、控制电路相连接；所述开关管断态均压电路包括至少四个信号端，这四个信号端分别与直流母线正极、直流母线负极、滤波电容、半桥桥臂中点相连接；所述控制电路包括至少三个引线端子，这三个引线端子分别与第一场效应晶体管的栅极、第二场效应晶体管的栅极、过压检测电路相连接。优选地，所述LLC电源输入过电压保护电路还包括主变压器；所述主变压器一侧与负载电路相连，另一侧包括第一端口和第二端口；所述第一端口与半桥桥臂中点相连接；所述第二端口与直流母线正极或者直流母线负极相连接。优选地，所述LLC电源输入过电压保护电路还包括辅助电源；所述辅助电源包括输入滤波电容、输出滤波电容以及稳压芯片；所述稳压芯片包括三个信号端，分别记为输入端、输出端、公共端；所述输入端、输出端分别与输入滤波电容正极、输出滤波电容正极相连接；所述公共端接地；所述输入滤波电容负极和输出滤波电容负极均接地。优选地，所述过压LC电路检测电路包括电阻分压电路、基准电压电路、滞环比较电路以及防干扰电路中的任一种或任多种组合；所述电阻分压电路、基准电压电路各自独立地与滞环比较电路的输入端相连接；所述滞环比较电路的输出端与防干扰电路相连接。优选地，所述控制电路包括主芯片、高压浮动驱动变压器以及外围配置参数；所述第一场效应晶体管、第二场效应晶体管这两者中，一者通过高压浮动驱动变压器与主芯片相连接，另一者直接与主芯片相连接；所述高压浮动驱动变压器允许的电压范围为500V至1000V；所述外围配置参数是指控制电路工作所必须的电路元件，包括震荡电路、软启动电路、过流保护电路、驱动电路以及稳压控制电路中的任一种或任多种组合。优选地，所述开关管断态均压电路包括电阻分压电路。优选地，所述基准电压电路包括上拉电阻R301、输出滤波电容C303以及稳压源U301；所述稳压源的参考极、阴极分别与输出滤波电容C303的两端电连接；所述稳压源的阳极与输出节点电连接；所述上拉电阻R301的一端与输出节点电连接。优选地，所述过压检测电路包括第一电阻R401、第二电阻R402、第三电阻R403、第四电阻R404、第五电阻R405、第六电阻R406、第七电阻R407、第一电容C401、第一二极管D401以及比较器U401；输入端VIN依次经第一电阻R401、第二电阻R402接地，将第一电阻R401、第二电阻R402之间记为第一节点；第一电容C401的一端与第一节点电连接，另一端接地；将第四电阻R404的两端分别记为第二节点、第三节点；所述第三电阻R403一端与第二节点电连接，另一端与参考端VREF电连接；所述第五电阻R405一端与第三节点电连接，另一端与电源端VCC电连接；所述电源端VCC依次经第六电阻R406、第七电阻R407接地，将第六电阻R406、第七电阻R407之间记为第四节点；所述第四节点与电压检测端LINE电连接；所述第一二极管D401两端分别与第三节点、第四节点电连接；所述比较器U401的三个端口分别与第一节点、第二节点、第三节点电连接。根据本专利技术提供的一种LLC电源输入过电压保护方法，包括：过压检测步骤：接收电阻分压得到电压输入信号和基准电路电压产生的预设电压阈值信号这两个信号，然后将两个信号通过滞环比较电路进行比较，若电压输入信号大于预设电压阈值信号，则比较器输出一个低电平，若电压输入信号不大于预设电压阈值信号，则比较器输出一个高电平，比较器输出的电平信号通过防干扰电路流入控制电路；控制步骤：接收比较器输出的电平信号，若接收到的信号为低电平，则关断驱动信号的输出，使开关管断开，隔断电源的输入；若接收到的信号为高电平，则开启驱动信号的输出，电源正常工作。优选地，所述LLC电源输入过电压保护方法还包括：开关管断态均压步骤：开关管关闭时，通过电阻分压电路均分输入的电源电压，避免开关管在未稳定前收到电压冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LLC电源输入过电压保护电路，其特征在于，包括半桥、滤波电容、过压检测电路、开关管断态均压电路以及控制电路；所述半桥包括两个场效应晶体管，分别将这两个场效应晶体管记为第一场效应晶体管、第二场效应晶体管；第一场效应晶体管的源极和第二场效应晶体管的漏极这两者中，一者与直流母线正极相连接，另一者与直流母线负极相连接；第一场效应晶体管的漏极和第二场效应晶体管的源极均与半桥桥臂中点相连接；所述滤波电容分别与直流母线正极、直流母线负极相连接；所述过压检测电路包括至少三个信号端，这三个信号端分别与直流母线正极、直流母线负极、控制电路相连接；所述开关管断态均压电路包括至少四个信号端，这四个信号端分别与直流母线正极、直流母线负极、滤波电容、半桥桥臂中点相连接；所述控制电路包括至少三个引线端子，这三个引线端子分别与第一场效应晶体管的栅极、第二场效应晶体管的栅极、过压检测电路相连接。

【技术特征摘要】
1.一种LLC电源输入过电压保护电路，其特征在于，包括半桥、滤波电容、过压检测电路、开关管断态均压电路以及控制电路；所述半桥包括两个场效应晶体管，分别将这两个场效应晶体管记为第一场效应晶体管、第二场效应晶体管；第一场效应晶体管的源极和第二场效应晶体管的漏极这两者中，一者与直流母线正极相连接，另一者与直流母线负极相连接；第一场效应晶体管的漏极和第二场效应晶体管的源极均与半桥桥臂中点相连接；所述滤波电容分别与直流母线正极、直流母线负极相连接；所述过压检测电路包括至少三个信号端，这三个信号端分别与直流母线正极、直流母线负极、控制电路相连接；所述开关管断态均压电路包括至少四个信号端，这四个信号端分别与直流母线正极、直流母线负极、滤波电容、半桥桥臂中点相连接；所述控制电路包括至少三个引线端子，这三个引线端子分别与第一场效应晶体管的栅极、第二场效应晶体管的栅极、过压检测电路相连接。2.根据权利要求1所述的LLC电源输入过电压保护电路，其特征在于，所述LLC电源输入过电压保护电路还包括主变压器；所述主变压器一侧与负载电路相连，另一侧包括第一端口和第二端口；所述第一端口与半桥桥臂中点相连接；所述第二端口与直流母线正极或者直流母线负极相连接。3.根据权利要求1所述的LLC电源输入过电压保护电路，其特征在于，所述LLC电源输入过电压保护电路还包括辅助电源；所述辅助电源包括输入滤波电容、输出滤波电容以及稳压芯片；所述稳压芯片包括三个信号端，分别记为输入端、输出端、公共端；所述输入端、输出端分别与输入滤波电容正极、输出滤波电容正极相连接；所述公共端接地；所述输入滤波电容负极和输出滤波电容负极均接地。4.根据权利要求1所述的LLC电源输入过电压保护电路，其特征在于，所述过压LC电路检测电路包括电阻分压电路、基准电压电路、滞环比较电路以及防干扰电路中的任一种或任多种组合；所述电阻分压电路、基准电压电路各自独立地与滞环比较电路的输入端相连接；所述滞环比较电路的输出端与防干扰电路相连接。5.根据权利要求1所述的LLC电源输入过电压保护电路，其特征在于，所述控制电路包括主芯片、高压浮动驱动变压器以及外围配置参数；所述第一场效应晶体管、第二场效应晶体管这两者中，一者通过高压浮动驱动变压器与主芯片相连接，另一者直接与主芯片相连接；所述高压浮动驱动变压器允许的电压范围为500V至1000V；所述外围配置参数是指控制电路工作所必须的电路元件，包括震荡电路、软启动电路、过流保护电路、驱动电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金虹，王妍，
申请(专利权)人：上海希形科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31