CN103326586A - 一种lc全谐振电路软开关 - Google Patents
一种lc全谐振电路软开关 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103326586A CN103326586A CN2013102723072A CN201310272307A CN103326586A CN 103326586 A CN103326586 A CN 103326586A CN 2013102723072 A CN2013102723072 A CN 2013102723072A CN 201310272307 A CN201310272307 A CN 201310272307A CN 103326586 A CN103326586 A CN 103326586A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- capacitor
- transformer
- semiconductor
- oxide
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
一种LC全谐振电路软开关,包括:MOS管Q1、MOS管Q2、变压器T1、电感Lr、光电耦合器,所述MOS管Q1上设有Vg1接入端、Vin接入端,MOS管Q2上设有Vg2接入端,MOS管Q2、电感Lr、电容Cr、变压器T1一次侧串联连接,MOS管Q1接入在MOS管Q2与电容Cr之间;所述变压器T1二次侧与二极管D1、二极管D2串联连接,输出端V0与电容C2之间设有串联的电阻R1、光电耦合器、电容C3、电阻R2;基准IC TL431与电容C3并联连接。本发明跟传统的谐振电路相比,效率更高,所用变压器更小,温升更低,轻载功耗更小,EMI更好;此电路可以用在大中功率LED驱动电源,工业开关电源,大功率充电器上,能达到节能环保,降低成本,简化设计的作用。
Description
技术领域
本发明涉及开关领域,具体为一种LC全谐振电路软开关。
背景技术
传统的PWM斩波变换器,其功率元件工作于硬开关模式下,开关损耗大,效率低,难以通过高频化实现功率密度的提升,同时EMI特性较差,需要增加了很多滤波抑制单元,既增加了成本,也降低了效率。
谐振变换器利用谐振电路为功率元件创造了软开关条件,降低了开关损耗。谐振变换器中以三元件LLC电流谐振变换器最为典型,应用最为普遍;相比于其它软开关变换器,LLC变换器可以在整个负载范围内实现原边MOSFET的零电压开通和副边二极管的零电流关断。这既降低了开关损耗,提高了效率,便于高频化,提高功率密度,同时也降低了元器件应力,减小了EMI。
LLC变换器的缺点:由于LLC只有在谐振频率附近工作效率最优,因此往往将额定工作点设置在谐振频率点附近,当输入电压降低或输出电压增大时,通过降低工作频率来获得较大的增益;当输入电压增大或输出电压降低时,通过提高工作频率来获得较低的增益。但在谐振频率之上,频率对增益调节能力不够,调节范围较窄,即使能够调节,工作频率范围也会非常宽。因此,LLC变换器不适合宽电压范围应用,包括宽输入电压范围和宽输出电压范围。这在很大程度上限制了LLC软开关变换器的应用。在许多需要宽电压范围应用的场合,现有LLC变换器难以获得较好地应用。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种LC全谐振电路软开关,以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:一种LC全谐振电路软开关,包括:MOS管Q1、MOS管Q2、变压器T1、电感Lr、光电耦合器,所述MOS管Q1上设有Vg1接入端、Vin接入端,MOS管Q2上设有Vg2接入端,MOS管Q2、电感Lr、电容Cr、变压器T1一次侧串联连接,变压器T1一次侧与MOS管Q2之间接入初级地GND,MOS管Q1接入在MOS管Q2与电容Cr之间;所述变压器T1二次侧与二极管D1、二极管D2串联连接,电容C2与二极管D1并联连接,电容C2一侧接有输出端V0,另一侧接入次级地SG,输出端V0与电容C2之间设有串联的电阻R1、光电耦合器、电容C3、电阻R2;基准IC TL431与电容C3并联连接,电阻R3与基准IC TL431并联连接,电阻R3与基准IC TL431之间接入次级地SG。
所述电容Cr与MOS管Q1接入点之间设有接点a。
所述电感Lr与变压器T1一次侧之间设有接入点b。
所述光电耦合器接入初级地GND。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明跟传统的谐振电路相比,效率更高,所用变压器更小,温升更低,轻载功耗更小,EMI更好;此电路可以用在大中功率(50W-1000W)LED驱动电源,工业开关电源,大功率充电器上,能达到节能环保,降低成本,简化设计的作用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本发明。
如图1所示,一种LC全谐振电路软开关,包括:MOS管Q1、MOS管Q2、变压器T1、电感Lr、光电耦合器,所述MOS管Q1上设有Vg1接入端、Vin接入端,MOS管Q2上设有Vg2接入端,MOS管Q2、电感Lr、电容Cr、变压器T1一次侧串联连接,变压器T1一次侧与MOS管Q2之间接入初级地GND,MOS管Q1接入在MOS管Q2与电容Cr之间;所述变压器T1二次侧与二极管D1、二极管D2串联连接,电容C2与二极管D1并联连接,电容C2一侧接有输出端V0,另一侧接入次级地SG,输出端V0与电容C2之间设有串联的电阻R1、光电耦合器、电容C3、电阻R2;基准IC TL431与电容C3并联连接,电阻R3与基准IC TL431并联连接,电阻R3与基准IC TL431之间接入次级地SG。
所述电容Cr与MOS管Q1接入点之间设有接点a。
所述电感Lr与变压器T1一次侧之间设有接入点b。
所述光电耦合器接入初级地GND。
LC全谐振的频率与负载成反比,传统的谐振半桥(LLC)频率与负载成反比。LC全谐振腔是由变压器T1,电感Lr,电容Cr组成,当Q1导通时电流从电感Lr、变压器Lm、电容Cr与电源地形成一个回路,期间电感Lr、电容Cr储能,变压器Lm与次级耦合把能量传送到次级,Vb=nVo(n为变压器初次级砸数比,Vo为输出电压),设定变压器增益为1,即nV0=1/2Vin,则Vab=1/2Vin,当Cr两端电压为1/2Vin时,电感Lr两端电压为零,电感Lr储存的能量开始转移到电容Cr上,当电感Lr能量为0,电感Lr电流反转,电容Cr开始放电,下半周期开始。在整个过程中,因变压器Lm只有极小的励磁电流,所以在开关管所有的Ton时间里,变压器都在传输能量到次级,谐振频率为1/2π√Lr*Cr,输出功率为Po=CrVi2f,;当负载增大时,根据Po=CrVin2f,Cr,Vin不变,频率f需增大,即开关频率跟着变大;当负载变小时频率f变小,即开关频率变小,当f<1/2fm(fm为设定的最大开关频率)时进入***进入PWM模式,这样可以减小开关损耗,均匀电源***的轻载,满载效率(传统的LLC负载变小,频率变大,增加开关损耗)。。
开关管零电流开通,零电流关断,传统的谐振半桥(LLC)不能完全做到零电流关断;设定最大开关频率为fm,最低频率为1/2fm,当开关频率小于1/2fm时,***进入PWM模式,当开关频率大于1/2fm时,***进入PFM模式,在PFM模式中,设定驱动开关管的驱动脉冲占空比不变,开关频率在1/2fm与fm之间并满足D/f>1/4π√Lr*Cr,(D为PFM模式MOS管Q1,MOS管Q2的占空比),则每次开通和关断都在电感Lr的电流为0的时刻(因变压器还有很小的励磁电流和开关管的结电容存在,实际上还有很小的电流开通),即零电流开通和零电流关断,从而可以降低开关损耗。
变压器不需开气隙,无环流,传统的谐振半桥(LLC)需开气隙,Lm参加谐振,谐振腔的环流很大,因为此电路为全谐振电路,变压器在其中只做变压器传输能量的功能(不需磨气隙),没有参加谐振,几乎不产生环流,Lm只提供变压器传输能量所需的很小的励磁电流,励磁电流为NVo/L*Ton,因变压器不需磨气隙,L很大,所以励磁电流很小,(传统的LLC变压器里面内置的Lm是参加谐振,并在整个工作周期中产生较大的环流电流),与传统的LLC相比,使得变压器的损耗更低,温升更低,从而再次提高了电源***的效率,在同样输出的功率中,LC全谐振能使用更小的变压器,从而降低电源***的成本。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种LC全谐振电路软开关,包括:MOS管Q1、MOS管Q2、变压器T1、电感Lr、光电耦合器,其特征在于:所述MOS管Q1上设有Vg1接入端、Vin接入端,MOS管Q2上设有Vg2接入端,MOS管Q2、电感Lr、电容Cr、变压器T1一次侧串联连接,变压器T1一次侧与MOS管Q2之间接入初级地GND,MOS管Q1接入在MOS管Q2与电容Cr之间;所述变压器T1二次侧与二极管D1、二极管D2串联连接,电容C2与二极管D1并联连接,电容C2一侧接有输出端V0,另一侧接入次级地SG,输出端V0与电容C2之间设有串联的电阻R1、光电耦合器、电容C3、电阻R2;基准IC TL431与电容C3并联连接,电阻R3与基准IC TL431并联连接,电阻R3与基准IC TL431之间接入次级地SG。
2.根据权利要求1所述的一种LC全谐振电路软开关,其特征在于:所述电容Cr与MOS管Q1接入点之间设有接点a。
3.根据权利要求1所述的一种LC全谐振电路软开关,其特征在于:所述电感Lr与变压器T1一次侧之间设有接入点b。
4.根据权利要求1所述的一种LC全谐振电路软开关,其特征在于:所述光电耦合器接入初级地GND。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2013102723072A CN103326586A (zh) | 2013-06-25 | 2013-06-25 | 一种lc全谐振电路软开关 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2013102723072A CN103326586A (zh) | 2013-06-25 | 2013-06-25 | 一种lc全谐振电路软开关 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103326586A true CN103326586A (zh) | 2013-09-25 |
Family
ID=49195164
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2013102723072A Pending CN103326586A (zh) | 2013-06-25 | 2013-06-25 | 一种lc全谐振电路软开关 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103326586A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104409202A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-03-11 | 温州大学 | 一种紧耦合高效llc谐振变压器 |
CN105391305A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-03-09 | 杭州茂力半导体技术有限公司 | 隔离型开关变换器及其次级控制电路和控制方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5777859A (en) * | 1995-08-16 | 1998-07-07 | U.S. Philips Corporation | Voltage converter |
CN1985427A (zh) * | 2004-09-30 | 2007-06-20 | 三垦电气株式会社 | 直流电源装置 |
CN101154113A (zh) * | 2006-09-26 | 2008-04-02 | 尼克森微电子股份有限公司 | 电源供应器的准谐振控制电路及其控制方法 |
CN101335490A (zh) * | 2008-08-07 | 2008-12-31 | 英飞特电子(杭州)有限公司 | 多谐振软开关变换器 |
CN101471606A (zh) * | 2007-12-26 | 2009-07-01 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | Llc谐振变换器 |
-
2013
- 2013-06-25 CN CN2013102723072A patent/CN103326586A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5777859A (en) * | 1995-08-16 | 1998-07-07 | U.S. Philips Corporation | Voltage converter |
CN1985427A (zh) * | 2004-09-30 | 2007-06-20 | 三垦电气株式会社 | 直流电源装置 |
CN101154113A (zh) * | 2006-09-26 | 2008-04-02 | 尼克森微电子股份有限公司 | 电源供应器的准谐振控制电路及其控制方法 |
CN101471606A (zh) * | 2007-12-26 | 2009-07-01 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | Llc谐振变换器 |
CN101335490A (zh) * | 2008-08-07 | 2008-12-31 | 英飞特电子(杭州)有限公司 | 多谐振软开关变换器 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104409202A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-03-11 | 温州大学 | 一种紧耦合高效llc谐振变压器 |
CN105391305A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-03-09 | 杭州茂力半导体技术有限公司 | 隔离型开关变换器及其次级控制电路和控制方法 |
CN105391305B (zh) * | 2015-12-29 | 2017-09-19 | 杭州茂力半导体技术有限公司 | 隔离型开关变换器及其次级控制电路和控制方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103427656B (zh) | 一种交错并联反激式led驱动电源及其pfm控制电路 | |
CN106877676A (zh) | 一种双向谐振变换电路、变换器及其控制方法 | |
CN101582640A (zh) | 一种高效率低电磁干扰电源变换器 | |
CN103490619B (zh) | 高增益3-Z型Boost电路 | |
CN203590031U (zh) | 高效率高增益低电压电流应力的dc-dc变换器 | |
CN106787768A (zh) | 一种双向全桥谐振直流/直流变换器及其控制方法 | |
CN206658155U (zh) | 一种双向全桥谐振直流/直流变换器 | |
CN204578376U (zh) | 具有限流功能的llc谐振变换器 | |
CN203617878U (zh) | 一种固定导通时间的谐振软开关 | |
CN104065283B (zh) | 无桥式pfc交流直流电源变换器 | |
CN103595248B (zh) | 一种软开关Boost拓扑电路 | |
CN203645540U (zh) | 带耦合电感的高效率高增益dc-dc变换器 | |
CN103326586A (zh) | 一种lc全谐振电路软开关 | |
CN201956901U (zh) | 一种功率因数校正控制电路 | |
CN103780087A (zh) | 一种零电压转换脉宽调制变换器 | |
CN204652223U (zh) | 一种单端反激式小功率开关电源 | |
CN101282092B (zh) | 用于桥式整流电路中的二极管吸收电路 | |
CN106487105A (zh) | 一种变线圈结构的磁耦合谐振式无线电能传输装置 | |
CN203661323U (zh) | 电磁谐振控制电路和电磁加热装置 | |
CN112953240B (zh) | 一种基于耦合电感的高增益储能降压转换器 | |
CN204967624U (zh) | 基于集成主电感和谐振电感的llc谐振软开关电源*** | |
CN205105094U (zh) | 提升buck输出电压的电路 | |
CN204906192U (zh) | 一种宽范围全闭环高效推挽升压模块 | |
CN103633835A (zh) | 高效率高增益低电压电流应力的dc-dc变换器 | |
CN203691247U (zh) | 双耦合电感的高效率高增益dc-dc变换器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20130925 |