CN104917364A - 一种新型llc过流保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种新型LLC过流保护电路，包括电源V1、变压器TX1、电感L、场效应管Q1、场效应管Q2、二极管D1、二极管D2、电容Cr1和电容Cr2，变压器TX1的原边绕组的一端连接电感L的一端，变压器TX1的原边绕组的另一端连接电容Cr1的一端，电容Cr1的另一端连接电容Cr2的一端、二极管D1的阴极、二极管D2的阳极，电感L的另一端连接场效应管Q1的源极、场效应管Q2的漏极，场效应管Q1的漏极分别连接电源V1的正极、二极管D2的阴极，场效应管Q2的源极分别连接电源V1的负极、二极管D1的阳极、二极管Cr2的另一端。本发明将谐振电容分为多个串并联，使其等效电容量等于设计值，并且给其中一个或多个电容并联一个钳位二极管以实现过流保护，结构简单，性能稳定。

Description

一种新型LLC过流保护电路
技术领域
 本发明涉及一种LLC电路，尤其是指一种新型LLC过流保护电路。
背景技术
针对LLC串联谐振半桥电路，其过流保护是十分重要的，尤其是当短路时，过流保护电路会限值谐振腔的电流，防止开关管尤其是MOSFET管出现工作模式异常及过电流。常见的过流保护电路是在谐振电容两端直接并联1个或2个二极管，如图1所示，当谐振腔电流很大时，通过二极管导通限制谐振电容电压，进而起到过流保护的目的，但缺点也很明显：当谐振电容容量或者谐振电流设定较大时，会出现谐振电容电压超过母线电压的现象，在这种情况下，该方法就会使二极管在主电路正常工作的时候一直参与工作，二极管会迅速失效，即使不失效，二极管也会严重影响影响主电路的运行，而不是在保护的时候才起作用。
专利号为CN200910151604的专利，通过增加变压器的方式进行过流保护，但缺点是成本较高；专利号为CN201320240780的专利，通过增加变压器的方式实现复杂且应用于全桥电路；专利号为CN201110008051的专利，增加陷波滤波器使短路时谐振腔的阻抗较大来限制电流，由于增加了比较贵的电感，同样成本较高。
发明内容
为了解决现有LLC串联谐振半桥电路的过流保护电路使用的二极管元件容易很快失效、或者结构复杂而成本较高的问题，本发明提出了一种新型LLC过流保护电路，利用电容分压原理，将谐振电容分为多个串并联以实现过流保护，结构简单，性能稳定。
本发明所采用的技术方案是：一种新型LLC过流保护电路，包括电源V1、变压器TX1、电感L、场效应管Q1、场效应管Q2、二极管D1和/或二极管D2、电容Cr1和电容Cr2，所述变压器TX1的原边绕组的一端连接电感L的一端，变压器TX1的原边绕组的另一端连接电容Cr1的一端，电容Cr1的另一端连接电容Cr2的一端、二极管D1的阴极、二极管D2的阳极，电感L的另一端连接场效应管Q1的源极、场效应管Q2的漏极，场效应管Q1的漏极分别连接电源V1的正极、二极管D2的阴极，场效应管Q2的源极分别连接电源V1的负极、二极管D1的阳极、二极管Cr2的另一端。
作为优选，还包括电容Cr3，所述电容Cr3的一端连接电容Cr1的另一端，电容Cr3的另一端连接二极管D2的阴极。
作为优选，所述的场效应管Q1、场效应管Q2均为N沟道增强型场效应管。
作为优选，所述的二极管D1的阴极与电源V1的正极之间串接有反串联TVS管D3。TVS管的耐压即箝位电压需要满足低于1/2倍母线电压但能够在过流的时候起到保护作用的要求。
作为优选，所述的二极管D2的阴极与二极管D1的阳极之间串接有反串联TVS管D4。TVS管的耐压即箝位电压需要满足低于1/2倍母线电压但能够在过流的时候起到保护作用的要求。
作为优选，所述的电感Lr、电容Cr1、电容Cr2、变压器TX1中至少一个元件的两端并联有RC吸收电路。
作为优选，所述的电容Cr3的两端并联有RC吸收电路。
本发明的有益效果是：将谐振电容分为多个串并联，使其等效电容量等于设计值，并且给其中一个或多个电容并联一个钳位二极管以实现过流保护，结构简单，性能稳定。
附图说明
图1是现有技术的一种电路结构示意图；
图2是本发明实施例1的电路结构示意图；
图3是本发明实施例2的电路结构示意图；
图4是本发明实施例3的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
如图1所示，一种新型LLC过流保护电路，包括电源V1、变压器TX1、电感L、N沟道增强型场效应管Q1、N沟道增强型场效应管Q2、二极管D1、二极管D2、电容Cr1和电容Cr2，所述变压器TX1的原边绕组的一端连接电感L的一端，变压器TX1的原边绕组的另一端连接电容Cr1的一端，电容Cr1的另一端连接电容Cr2的一端、二极管D1的阴极、二极管D2的阳极，电感L的另一端连接N沟道增强型场效应管Q1的源极、N沟道增强型场效应管Q2的漏极，N沟道增强型场效应管Q1的漏极分别连接电源V1的正极、二极管D2的阴极，场效应管Q2的源极分别连接电源V1的负极、二极管D1的阳极、二极管Cr2的另一端。
电路中电容Cr1、电感Lr、变压器TX1三者的连接关系可以互换；电感Lr、电容Cr1、电容Cr2、电容Cr3、变压器TX1均可由多个子元件串联或并联构成；电感Lr、电容Cr1、电容Cr2、电容Cr3、变压器TX1中至少一个元件的两端并联有RC吸收电路。
本实施例利用电容降压原理，将谐振电容一分为二，对分压之后的电容加入钳位二极管过流保护电路，使施加在二极管上的电压大幅降低，大大减小二极管的瞬态电流，能够有效的降低二极管的失效率，提高可靠性。通过对电容比例的调节实现过流保护，同时也可以实现电容值的精确设定，不影响主电路参数设计。另外，电容的成本较低，可靠性较高，实用性强。
本实施例所示电路可以二组相同的或者相近的电路并联工作。当二者工作的相位相差180度或接近180度的时候，为交错并联。无论是直接并联还是交错并联的形式，都在本发明权利要求之内；上述电路的演变形式或者其中的任意组合，亦作为本条目中所述的整个电路，当所述的演变形式的整个电路并联或者多组并联的时候，也在本发明权利要求之内。
实施例2
如图3所示，一种新型LLC过流保护电路，包括电源V1、变压器TX1、电感L、N沟道增强型场效应管Q1、N沟道增强型场效应管Q2、二极管D1、二极管D2、电容Cr1、电容Cr2和电容Cr3，变压器TX1的原边绕组的一端连接电感L的一端，变压器TX1的原边绕组的另一端连接电容Cr1的一端，电容Cr1的另一端连接电容Cr2的一端、二极管D1的阴极、二极管D2的阳极，电感L的另一端连接场效应管Q1的源极、N沟道增强型场效应管Q2的漏极，N沟道增强型场效应管Q1的漏极分别连接电源V1的正极、二极管D2的阴极，N沟道增强型场效应管Q2的源极分别连接电源V1的负极、二极管D1的阳极、二极管Cr2的另一端，电容Cr3的一端连接电容Cr1的另一端，电容Cr3的另一端连接二极管D2的阴极。
本实施例利用电容降压原理，将谐振电容一分为三，对分压之后的电容加入钳位二极管过流保护电路，使施加在二极管上的电压大幅降低，大大减小二极管的瞬态电流，能够有效的降低二极管的失效率，提高可靠性。通过对电容比例的调节实现过流保护，同时也可以实现电容值的精确设定，不影响主电路参数设计。另外，电容的成本较低，可靠性较高，实用性强。
本实施例所示电路可以二组相同的或者相近的电路并联工作。当二者工作的相位相差180度或接近180度的时候，为交错并联。无论是直接并联还是交错并联的形式，都在本发明权利要求之内；上述电路的演变形式或者其中的任意组合，亦作为本条目中所述的整个电路，当所述的演变形式的整个电路并联或者多组并联的时候，也在本发明权利要求之内。
实施例3
实施例3是在实施例1或是实施例2的基础上，在二极管D1的阴极与电源V1的正极之间串接有反串联TVS管D3，在二极管D2的阴极与二极管D1的阳极之间串接有反串联TVS管D4，如图4所示。TVS管的耐压即箝位电压需要满足低于1/2倍母线电压但能够在过流的时候起到保护作用的要求。由于二极管D1、二极管D2可以只用一个，反串联TVS管D3、反串联TVS管D4亦可只用一个加载在电路中。
本发明看似结构简单，但采用了简单而独特的技术思路，在成本上优势明显，降低元器件成本低，而效果也同样明显，很好的解决了LLC串联谐振半桥电路的过流保护电路问题，这在现有技术中是暂时无法做到的。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种新型LLC过流保护电路，其特征在于：包括电源V1、变压器TX1、电感Lr、场效应管Q1、场效应管Q2、二极管D1和/或二极管D2、电容Cr1和电容Cr2，所述变压器TX1的原边绕组的一端连接电感L的一端，变压器TX1的原边绕组的另一端连接电容Cr1的一端，电容Cr1的另一端连接电容Cr2的一端、二极管D1的阴极、二极管D2的阳极，电感L的另一端连接场效应管Q1的源极、场效应管Q2的漏极，场效应管Q1的漏极分别连接电源V1的正极、二极管D2的阴极，场效应管Q2的源极分别连接电源V1的负极、二极管D1的阳极、二极管Cr2的另一端。
2.根据权利要求1所述的一种新型LLC过流保护电路，其特征在于：还包括电容Cr3，所述电容Cr3的一端连接电容Cr1的另一端，电容Cr3的另一端连接二极管D2的阴极。
3.根据权利要求1所述的一种新型LLC过流保护电路，其特征在于：所述的场效应管Q1、场效应管Q2均为N沟道增强型场效应管。
4.根据权利要求1所述的一种新型LLC过流保护电路，其特征在于：所述的二极管D1的阴极与电源V1的正极之间串接有反串联TVS管D3。
5.根据权利要求1所述的一种新型LLC过流保护电路，其特征在于：所述的二极管D2的阴极与二极管D1的阳极之间串接有反串联TVS管D4。
6.根据权利要求1或2所述的一种新型LLC过流保护电路，其特征在于：所述的电感Lr、电容Cr1、电容Cr2、变压器TX1中至少一个元件的两端并联有RC吸收电路。
7.根据权利要求2所述的一种新型LLC过流保护电路，其特征在于：所述的电容Cr3的两端并联有RC吸收电路。
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