基于反激芯片的LLC谐振拓扑控制电路转让专利
申请号 : CN202011468000.6
文献号 : CN112671246B
文献日 : 2021-10-08
发明人 : 黄辉腾 , 吴专红 , 林家飞
申请人 : 深圳市华浩德电子有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种基于反激芯片的LLC谐振拓扑控制电路,其特征在于,包括LLC谐振腔、电流型反激芯片U1、第一驱动电路、第二驱动电路、电荷泵电路和反馈电路,其中,所述LLC谐振腔包括开关管Q1、开关管Q2、谐振电感L1、谐振电容C1和输出变压器T1,所述开关管Q1的漏极接电源VBUS端,所述开关管Q1的源极分别与所述开关管Q2的漏极、所述谐振电感L1的一端相连,所述谐振电感L1的另一端通过所述输出变压器T1的原边线圈与所述谐振电容C1的一端相连,所述谐振电容C1的另一端和所述开关管Q2的源极接电源LG端;
所述开关管Q1的栅极与所述第一驱动电路的输出端相连,所述第一驱动电路的输入端与所述电流型反激芯片U1的GD端相连;所述开关管Q2的栅极与所述第二驱动电路的输出端相连,所述第二驱动电路的输入端与所述电流型反激芯片U1的RT端相连;第二驱动电路的输入端通过电阻 R6 与变压器T1的辅助 绕组异名端VD相连;所述谐振电容C1的一端通过所述电荷泵电路与所述电流型反激芯片U1的CS端相连;所述输出变压器T1的副边线圈与所述反馈电路的输入端相连,所述反馈电路的输出端通过光耦合隔离器U2与所述电流型反激芯片U1的FB端相连;
所述第一驱动电路包括三极管Q3~Q6、变压器T2、二极管D1、电容C2和电阻R2~R4,所述电流型反激芯片U1的GD端通过电阻R1分别与电阻R2的一端、电阻R3的一端、三极管Q5的发射极相连,所述电阻R2的另一端分别与三极管Q3的基极、二极管D1的阳极相连,所述三极管Q3的集电极通过电阻R4分别与电阻R3的另一端、三极管Q5的基极相连,所述三极管Q5的集电极分别与三极管Q4的基极、三极管Q6的基极相连,所述三极管Q6的发射极分别与所述三极管Q4的发射极、所述变压器T2的原边线圈的一端相连,所述变压器T2的原边线圈的另一端与所述电容C2的一端相连,所述变压器T2的副边线圈的一端通过电阻R5与所述开关管Q1的栅极相连,所述变压器T2的副边线圈的另一端分别与所述二极管D1的阴极、所述谐振电感L1的一端相连;所述电容C2的另一端、所述三极管Q4的集电极和所述三极管Q3的发射极均接电源LG端,所述三极管Q6的集电极接电源VCC端;
所述第二驱动电路包括三极管Q7~Q9、稳压二极管ZD1、二极管D2和电阻R7~R9,所述电流型反激芯片U1的RT端通过电阻R6与电阻R7的一端相连,所述电阻R7的另一端分别与三极管Q7的基极、三极管Q8的基极、三极管Q9的集电极、稳压二极管ZD1的阴极相连,所述三极管Q8的发射极分别与所述三极管Q7的发射极、电阻R8的一端相连,所述三极管Q9的基极通过二极管D2与所述谐振电感L1的一端相连,所述电阻R8的另一端分别与电阻R9的一端、所述开关管Q2的栅极相连,所述电阻R9的另一端、所述三极管Q9的发射极、所述三极管Q7的集电极和所述稳压二极管ZD1的阳极均接电源LG端,所述三极管Q8的集电极接电源VCC端。
2.根据权利要求1所述的基于反激芯片的LLC谐振拓扑控制电路,其特征在于,所述电荷泵电路包括三极管Q10、二极管D3~D4、电容C3~C6和电阻R10~R14,所述谐振电容C1的一端通过电容C3分别与电阻R10的一端、电阻R11的一端、电阻R12的一端、电容C4的一端相连,所述电阻R11的另一端通过电容C5分别与二极管D4的阳极、二极管D3的阴极相连,所述二极管D4的阴极分别与电容C6的一端、三极管Q10的发射极相连,所述三极管Q10的基极与所述电阻R10的另一端相连,所述三极管Q10的集电极分别与电阻R13的一端、电阻R14的一端相连,所述电阻R13的另一端与所述电流型反激芯片U1的CS端相连,所述电阻R14的另一端、所述电阻R12的另一端、所述电容C4的另一端、所述二极管D3的阳极和所述电容C6的另一端均接电源LG端。
3.根据权利要求1所述的基于反激芯片的LLC谐振拓扑控制电路,其特征在于,所述反馈电路包括整流供电电路和采样电路,其中,
所述整流供电电路包括电容C7~C8、二极管D5~D9和电阻R15,所述输出变压器T1的副边线圈的一端分别与二极管D5的阳极、二极管D6的阳极相连,所述输出变压器T1的副边线圈的另一端分别与二极管D7的阳极、二极管D8的阳极相连,所述输出变压器T1的副边线圈的调节端与电容C7、电容C8的一端相连,所述电容C7的另一端分别与所述二极管D5的阴极、所述二极管D6的阴极、所述二极管D7的阴极、二极管D8的阴极一端相连,所述电容C8的另一端通过电阻R15与光耦合隔离器U2的一输入端相连;
所述采样电路包括运算放大器U3A、电容C9~C10和电阻R17~R21,光耦合隔离器U2的另一输入端通过电阻R16分别与电阻R17的一端、运算放大器U3A的输出端相连,电阻R17的另一端通过电容C9分别与电阻R18的一端、电阻R20的一端、所述运算放大器U3A的反相输入端相连,所述电阻R20的另一端通过电阻R19与所述电容C7的另一端相连,所述运算放大器U3A的正相输入端分别与电阻R21的一端、电容C10的一端相连,所述电阻R21的另一端接+
15V电源端,所述电容C10的另一端和所述电阻R18的另一端接地。
4.根据权利要求1所述的基于反激芯片的LLC谐振拓扑控制电路,其特征在于,还包括电源电路,所述电源电路包括三极管Q11、稳压二极管ZD2、电容C11、二极管D10和电阻R22,所述三极管Q11的发射极为电源VCC端;所述三极管Q11的基极分别与所述电阻R22的一端、所述稳压二极管ZD2的阴极相连,所述电阻R22的另一端分别与所述三极管Q11的集电极、所述电容C11的一端、所述二极管D10的阴极相连,所述二极管D10的阳极端为电源VD端;所述电容C11的另一端和所述稳压二极管ZD2的阳极共接一点,共接点为电源LG端。
5.根据权利要求1所述的基于反激芯片的LLC谐振拓扑控制电路,其特征在于,所述电流型反激芯片U1采用OB2263/8系列反激芯片。
说明书 :
基于反激芯片的LLC谐振拓扑控制电路
技术领域
背景技术
积较大。
发明内容
Q1、开关管Q2、谐振电感L1、谐振电容C1和输出变压器T1,所述开关管Q1的漏极接电源VBUS
端,所述开关管Q1的源极分别与所述开关管Q2的漏极、所述谐振电感L1的一端相连,所述谐
振电感L1的另一端通过所述输出变压器T1的原边线圈与所述谐振电容C1的一端相连,所述
谐振电容C1的另一端和所述开关管Q2的源极接电源LG端;
出端相连,所述第二驱动电路的输入端与所述电流型反激芯片U1的RT端相连;所述谐振电
容C1的一端通过所述电荷泵电路与所述电流型反激芯片U1的CS端相连;所述输出变压器T1
的副边线圈与所述反馈电路的输入端相连,所述反馈电路的输出端通过光耦合隔离器U2与
所述电流型反激芯片U1的FB端相连。
多;且芯片成本更低,设计灵活,能有效提升产品竞争力。
Q5的发射极相连,所述电阻R2的另一端分别与三极管Q3的基极、二极管D1的阳极相连,所述
三极管Q3的集电极通过电阻R4分别与电阻R3的另一端、三极管Q5的基极相连,所述三极管
Q5的集电极分别与三极管Q4的基极、三极管Q6的基极相连,所述三极管Q6的发射极分别与
所述三极管Q4的发射极、所述变压器T2的原边线圈的一端相连,所述变压器T2的原边线圈
的另一端与所述电容C2的一端相连,所述变压器T2的副边线圈的一端通过电阻R5与所述开
关管Q1的栅极相连,所述变压器T2的副边线圈的另一端分别与所述二极管D1的阴极、所述
谐振电感L1的一端相连;所述电容C2的另一端、所述三极管Q4的集电极和所述三极管Q3的
发射极均接电源LG端,所述三极管Q6的集电极接电源VCC端。
与三极管Q7的基极、三极管Q8的基极、三极管Q9的集电极、稳压二极管ZD1的阴极相连,所述
三极管Q8的发射极分别与所述三极管Q7的发射极、电阻R8的一端相连,所述三极管Q9的基
极通过二极管D2与所述谐振电感L1的一端相连,所述电阻R8的另一端分别与电阻R9的一
端、所述开关管Q2的栅极相连,所述电阻R9的另一端、所述三极管Q9的发射极、所述三极管
Q7的集电极和所述稳压二极管ZD1的阳极均接电源LG端,所述三极管Q8的集电极接电源VCC
端。
一端、电阻R12的一端、电容C4的一端相连,所述电阻R11的另一端通过电容C5分别与二极管
D4的阳极、二极管D3的阴极相连,所述二极管D4的阴极分别与电容C6的一端、三极管Q10的
发射极相连,所述三极管Q10的基极与所述电阻R10的另一端相连,所述三极管Q10的集电极
分别与电阻R13的一端、电阻R14的一端相连,所述电阻R13的另一端与所述电流型反激芯片
U1的CS端相连,所述电阻R14的另一端、所述电阻R12的另一端、所述电容C4的另一端、所述
二极管D3的阳极和所述电容C6的另一端均接电源LG端。
边线圈的另一端分别与二极管D7的阳极、二极管D8的阳极相连,所述输出变压器T1的副边
线圈的调节端与电容C7、电容C8的一端相连,所述电容C7的另一端分别与所述二极管D5的
阴极、所述二极管D6的阴极、所述二极管D7的阴极、二极管D8的阴极一端相连,所述电容C8
的另一端通过电阻R15与光耦合隔离器U2的一输入端相连;
R17的另一端通过电容C9分别与电阻R18的一端、电阻R20的一端、所述运算放大器U3A的反
相输入端相连,所述电阻R20的另一端通过电阻R19与所述电容C7的另一端相连,所述运算
放大器U3A的正相输入端分别与电阻R21的一端、电容C10的一端相连,所述电阻R21的另一
端接+15V电源端,所述电容C10的另一端和所述电阻R18的另一端接地。
Q11的基极分别与所述电阻R22的一端、所述稳压二极管ZD2的阴极相连,所述电阻R22的另
一端分别与所述三极管Q11的集电极、所述电容C11的一端、所述二极管D10的阴极相连,所
述二极管D10的阳极端为电源VD端;所述电容C11的另一端和所述稳压二极管ZD2的阳极共
接一点,共接点为电源LG端。
附图说明
具体实施方式
描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。
隐含地包括至少一个该特征。
路,其中,LLC谐振腔包括开关管Q1、开关管Q2、谐振电感L1、谐振电容C1和输出变压器T1,开
关管Q1的漏极接电源VBUS端,开关管Q1的源极分别与开关管Q2的漏极、谐振电感L1的一端
相连,谐振电感L1的另一端通过输出变压器T1的原边线圈与谐振电容C1的一端相连,谐振
电容C1的另一端和开关管Q2的源极接电源LG端;开关管Q1的栅极与第一驱动电路100的输
出端相连,第一驱动电路100的输入端与所述电流型反激芯片U1的GD端相连;开关管Q2的栅
极与第二驱动电路200的输出端相连,第二驱动电路200的输入端与电流型反激芯片U1的RT
端相连;谐振电容C1的一端通过电荷泵电路300与电流型反激芯片U1的CS端相连;输出变压
器T1的副边线圈与反馈电路的输入端相连,反馈电路的输出端通过光耦合隔离器U2与电流
型反激芯片U1的FB端相连。具体地,本实施例中提供的电流型反激芯片U1可采用OB2263/8
系列反激芯片。
端、三极管Q5的发射极相连,电阻R2的另一端分别与三极管Q3的基极、二极管D1的阳极相
连,三极管Q3的集电极通过电阻R4分别与电阻R3的另一端、三极管Q5的基极相连,三极管Q5
的集电极分别与三极管Q4的基极、三极管Q6的基极相连,三极管Q6的发射极分别与三极管
Q4的发射极、变压器T2的原边线圈的一端相连,变压器T2的原边线圈的另一端与电容C2的
一端相连,变压器T2的副边线圈的一端通过电阻R5与开关管Q1的栅极相连,变压器T2的副
边线圈的另一端分别与二极管D1的阴极、谐振电感L1的一端相连;电容C2的另一端、三极管
Q4的集电极和三极管Q3的发射极均接电源LG端,三极管Q6的集电极接电源VCC端。
Q7的基极、三极管Q8的基极、三极管Q9的集电极、稳压二极管ZD1的阴极相连,所述三极管Q8
的发射极分别与所述三极管Q7的发射极、电阻R8的一端相连,所述三极管Q9的基极通过二
极管D2与所述谐振电感L1的一端相连,所述电阻R8的另一端分别与电阻R9的一端、所述开
关管Q2的栅极相连,所述电阻R9的另一端、所述三极管Q9的发射极、所述三极管Q7的集电极
和所述稳压二极管ZD1的阳极均接电源LG端,所述三极管Q8的集电极接电源VCC端。
C4的一端相连,电阻R11的另一端通过电容C5分别与二极管D4的阳极、二极管D3的阴极相
连,二极管D4的阴极分别与电容C6的一端、三极管Q10的发射极相连,三极管Q10的基极与电
阻R10的另一端相连,三极管Q10的集电极分别与电阻R13的一端、电阻R14的一端相连,电阻
R13的另一端与电流型反激芯片U1的CS端相连,电阻R14的另一端、电阻R12的另一端、电容
C4的另一端、二极管D3的阳极和电容C6的另一端均接电源LG端。
阳极、二极管D6的阳极相连,输出变压器T1的副边线圈的另一端分别与二极管D7的阳极、二
极管D8的阳极相连,输出变压器T1的副边线圈的调节端与电容C7、电容C8的一端相连,电容
C7的另一端分别与二极管D5的阴极、二极管D6的阴极、二极管D7的阴极、二极管D8的阴极一
端相连,电容C8的另一端通过电阻R15与光耦合隔离器U2的一输入端相连;采样电路420可
包括运算放大器U3A、电容C9~C10和电阻R17~R21,光耦合隔离器U2的另一输入端通过电
阻R16分别与电阻R17的一端、运算放大器U3A的输出端相连,电阻R17的另一端通过电容C9
分别与电阻R18的一端、电阻R20的一端、运算放大器U3A的反相输入端相连,电阻R20的另一
端通过电阻R19与电容C7的另一端相连,运算放大器U3A的正相输入端分别与电阻R21的一
端、电容C10的一端相连,电阻R21的另一端接+15V电源端,电容C10的另一端和所述电阻R18
的另一端接地。
管Q11的发射极为电源VCC端;三极管Q11的基极分别与电阻R22的一端、稳压二极管ZD2的阴
极相连,电阻R22的另一端分别与三极管Q11的集电极、电容C11的一端、二极管D10的阴极相
连,二极管D10的阳极端为电源VD端;电容C11的另一端和稳压二极管ZD2的阳极共接一点,
共接点为电源LG端。
反激芯片U1的频率设置脚通过电阻R6与LLC谐振腔10工作频率同步工作。其中,电荷泵电路
300包括三极管Q10、二极管D3~D4、电容C3~C6和电阻R10~R14,用于完成电流‑电压转换,
电荷泵经电容C3分流谐振电容C1的电流,当LLC谐振腔10能量太高,谐振电容C1的电压增
大,二极管D3/D4整流后电压也变高,超过电流型反激芯片U1 CS端设置的保护阈值;且在
LLC谐振腔10中的谐振电容C1电压出现下降过0且发生负值,三极管Q10导通,电流型反激芯
片U1的CS端逐周期过流保护触发过功率保护。本实施例中的电源电路500包括三极管Q11、
稳压二极管ZD2、电容C11、二极管D10和电阻R22,用于形成稳压电路给电流型反激芯片U1供
电,二极管D9和电容C8给反馈电路供电,运算放大器U3A组成的反馈电路通过光耦合隔离器
U2给电流型反激芯片U1来控制输出电压。
偏置截止,下半周期后VD为正,VD通过电阻R7驱动下桥臂中的开关管Q2导通,二极管Q3和二
极管D1以及三极管Q9与二极管D2形成自锁,防止谐振腔中开关管Q1和Q2直通。
及三极管Q9与二极管D2实现驱动信号互锁,防止直通,LLC谐振腔10中的过流保护由三极管
Q10和电荷泵组成。
装小很多;且芯片成本更低,设计灵活,能有效提升产品竞争力。
在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护
范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。