CN108599576A - 一种全桥llc电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全桥LLC电路，包括：第一模组和第二模组，第一模组和第二模组均包括一开关桥臂、一谐振桥臂、一谐振电感、一谐振电容、一变压器以及一整流单元；采用本发明提供的全桥LLC电路，将第一模组中的谐振电容与第二模组中的谐振电容连接，使得第一模组中的谐振电感和第二模组中的谐振电感上流过的电流值相均衡，且变压器副边输出端的电流峰值保持一致，保证了全桥LLC电路中的流过谐振电感的电流均衡以及变压器副边输出电流峰值一致，避免了谐振槽中的MOS被烧坏的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种全桥LLC电路。
背景技术
谐振型变换器作为软开关的一种，能够利用电路的谐振使开关元件在电压为零或电流为零时导通或关断，从而实现开关损耗的降低，由于LLC谐振变换器不仅能够实现原边开关管的零电压导通、副边二极管的零电流关断，减少了开关损耗，目前LLC谐振变换器在电子、通信、电气等技术领域得到了广泛应用。
LLC谐振电路作为LLC谐振变换器的主要组成部分，其性能对整个LLC谐振变换器具有决定性的影响。现有技术中的一种LLC全桥电路，其将两个LLC谐振电路进行并联组成一个新的LLC全桥电路，通常由于谐振槽中谐振电容、谐振电感等的参数误差，导致上半部分谐振电路的流过谐振电感的电流与流过下半部分的谐振电感的电流不均衡，且两变压器副边输出的电流峰值相差较大，该种情况容易引起谐振槽中的MOS管被烧坏的问题。
因此，如何保证LLC全桥电路中流过谐振电感的电流均衡以及变压器副边输出电流峰值一致以避免谐振槽中的MOS被烧坏是本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全桥LLC电路，保证了LLC全桥电路中流过谐振电感的电流相均衡，以及使得变压器副边输出电流峰值保持一致，从而避免了谐振槽中的MOS被烧坏的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：
本发明实施例提供了一种全桥LLC电路，包括：
第一模组和第二模组，所述第一模组和所述第二模组均包括一开关桥臂、一谐振桥臂、一谐振电感、一谐振电容、一变压器以及一整流单元；
所述开关桥臂和所述谐振桥臂并联连接，所述开关桥臂的第一端和所述谐振桥臂的第一端均与电源连接，所述开关桥臂的第二端和所述谐振桥臂的第二端均与地端连接，所述开关桥臂的中点与所述谐振电感的第一端连接，所述谐振电感的第二端与所述变压器的原边第一端连接，所述变压器的原边第二端分别与所述谐振桥臂的中点以及所述谐振电容的第一端连接，所述变压器的副边输出端与所述整流单元连接；
所述第一模组的谐振电容的第二端与所述第二模组的谐振电容的第二端连接。
优选的，所述开关桥臂包括第一MOS管和第二MOS管；
其中，所述第一MOS管的漏极与所述电源连接，所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管的漏极连接，所述第二MOS管的源极与所述地端连接；
所述第一MOS管与所述第二MOS管的连接点为所述开关桥臂的中点。
优选的，还包括：
第一母线电容和第二母线电容，所述第一母线电容的第一端与所述电源连接，所述第一母线电容的第二端与所述第二母线电容的第一端连接，所述第二母线电容的第二端与所述地端连接。
优选的，所述开关桥臂包括：第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管以及第六MOS管；
其中，所述第三MOS管的漏极与所述电源连接，所述第三MOS管的源极与所述第四MOS管的漏极连接，所述第四MOS管的源极与所述第五MOS管的漏极连接，所述第五MOS管的源极与所述第六MOS管的漏极连接，所述第六MOS管的源极与所述地端连接；
所述第四MOS管与所述第五MOS管的连接点为所述开关桥臂的中点。
优选的，还包括：钳位电路；所述钳位电路具体为：第一钳位二极管和第二钳位二极管；
所述第一钳位二极管的第一端与所述第三MOS管的源极连接，所述第一钳位二极管的第二端分别与所述第二钳位二极管的第一端、所述第一母线电容的第二端连接，所述第二钳位二极管的第二端与所述第五MOS管的源极连接。
优选的，所述谐振桥臂包括第一电容、第二电容、第一二极管以及第二二极管；
所述第一电容的第一端分别与所述第一二极管的第一端以及所述电源连接，所述第一电容的第二端与所述第一二极管的第二端、所述第二电容的第一端以及所述第二二极管的第一端连接，所述第二电容的第二端分别与所述第二二极管的第二端和所述地端连接；
所述第一二极管的第二端与所述第二二极管的第一端的连接点为所述谐振桥臂的中点。
优选的，所述整流单元包括：第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管、第四整流二极管；所述第一整流二极管的阳极分别与所述变压器的副边第一端和所述第二整流二极管的阴极连接，所述第一整流二极管的阴极分别与所述第三整流二极管的阴极和输出端连接，所述第二整流二极管的阳极分别与所述第四整流二极管的阳极和所述地端连接，所述第四整流二极管的阴极分别与所述第三整流二极管的阳极和所述变压器的副边第二端连接。
可见，本发明公开的一种全桥LLC电路，包括：第一模组和第二模组，第一模组和第二模组均包括一开关桥臂、一谐振桥臂、一谐振电感、一谐振电容、一变压器以及一整流单元；开关桥臂和谐振桥臂并联连接，开关桥臂的第一端和谐振桥臂的第一端均与电源连接，开关桥臂的第二端与谐振桥臂的第二端均与地端连接，开关桥臂的中点与谐振电感的第一端连接，谐振电感的第二端与变压器的原边第一端连接，变压器的原边第二端分别与谐振桥臂的中点以及谐振电容的第一端连接，变压器的副边输出端与整流单元连接；第一模组的谐振电容的第二端与第二模组的谐振电容的第二端连接。因此，采用本发明提供的全桥LLC电路，将第一模组中的谐振电容与第二模组中的谐振电容连接，使得第一模组中的谐振电感和第二模组中的谐振电感上流过的电流值相均衡，且变压器副边输出端的电流峰值保持一致，保证了全桥LLC电路中的流过谐振电感的电流均衡以及变压器副边输出电流峰值一致，避免了谐振槽中的MOS被烧坏的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明第一种实施例公开的一种全桥LLC电路的结构示意图；
图2为本发明第二种实施例公开的一种全桥LLC电路的结构示意图；
图3为本发明第三种实施例公开的一种全桥LLC电路的结构示意图；
图4为本发明提供的第三种实施例中的全桥LLC电路的工作波形示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种全桥LLC电路，保证了LLC全桥电路中流过谐振电感的电流相均衡，以及使得变压器副边输出电流峰值保持一致，从而避免了谐振槽中的MOS被烧坏的问题。
请参见图1，图1是本发明第一种实施例公开的一种全桥LLC电路的结构示意图，如图1所示，全桥LLC电路包括：第一模组10和第二模组20，第一模组10和第二模组20均包括一开关桥臂100、一谐振桥臂101、一谐振电感102、一谐振电容103、一变压器104以及一整流单元105；开关桥臂100和谐振桥臂101并联连接，开关桥臂100的第一端和谐振桥臂101的第一端均与电源106连接，开关桥臂100的第二端与谐振桥臂101的第二端均与地端连接，开关桥臂100的中点与谐振电感102的第一端连接，谐振电感102的第二端与变压器104的原边第一端连接，变压器104的原边第二端分别与谐振桥臂101的中点以及谐振电容103的第一端连接，变压器104的副边输出端与整流单元105连接；第一模组10的谐振电容103的第二端与第二模组20的谐振电容103的第二端连接。需要说明的是，本文中所述的电源106和地端，即为直流电源的两个接入端，电源106为直流正极或正电源或正母线，地端为直流负极或负电源或负母线，本发明实施例中并不限定直流电形式，且不限定地端是否接地连接。
具体的，本实施例中，第一模组10和第二模组20是互相对称的结构，开关桥臂100可以由MOS管组成，每个开关桥臂100中的MOS管的数量至少大于等于两个。以开关桥臂100中MOS管的数量为2个或4个为例，开关桥臂100的中点即为2个MOS管或4个MOS管的连接中点。作为优选的实施例，开关桥臂100包括第一MOS管和第二MOS管；其中，第一MOS管的漏极与电源106连接，第一MOS管的源极与第二MOS管的漏极连接，第二MOS管的源极与地端连接，第一MOS管与第二MOS管的连接点为开关桥臂100的中点。其中，第一模组10中的开关桥臂100的结构与第二模组20中的开关桥臂100的结构相同。作为优选的实施例，开关桥臂100包括：第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管以及第六MOS管；其中，第三MOS管的漏极与电源106连接，第三MOS管的源极与第四MOS管的漏极连接，第四MOS管的源极与第五MOS管的漏极连接，第五MOS管的源极与第六MOS管的漏极连接，第六MOS管的源极与地端连接第四MOS管与第五MOS管的连接点即为开关桥臂100的中点。
优选的，可以在电源106与地端之间连接母线电容，其中，作为优选的实施例，还包括：第一母线电容和第二母线电容，第一母线电容的第一端与电源106连接，第一母线电容的第二端与第二母线电容的第一端连接，第二母线电容的第二端与地端连接。需要说明的是，在电源106和地端之间添加的母线电容的数量并不局限于两个。为了避免开关桥臂100在电流过大时被烧毁，本发明实施例公开了一种钳位电路，基于以上实施例，作为优选的实施例，还包括：钳位电路，钳位电路具体为：第一钳位二极管和第二钳位二极管，第一钳位二极管的第一端与第三MOS管的源极连接，第一钳位二极管的第二端分别与第二钳位二极管的第一端、第一母线电容的第二端连接，第二钳位二极管的第二端与第五MOS管的源极连接。需要说明的是，本实施例中，钳位二极管的数量并不局限于两个。此外，也可以在第一钳位二极管和第二钳位二极管串联后，并联电容以去除杂波。例如，电容的第一端与第一钳位二极管的第一端连接，电容的第二端与第二钳位二极管的第二端连接；
谐振桥臂101中包含二极管和电容，其中，二极管的数量和电容的数量分别至少为2个，其中，谐振桥臂101中的二极管互相串联，谐振桥臂101中的电容互相串联，各二极管串联后和串联后的电容相并联。其中，谐振桥臂101的中点为各串联的二极管所在支路的中点，作为优选的实施例，谐振桥臂101中二极管的数量和电容的数量分别为2个，以两个二极管为例，谐振桥臂101的中点为第一个二极管的阳极和第二个二极管的阴极的连接点。其中，作为优选的实施例，谐振桥臂101包括第一电容、第二电容、第一二极管以及第二二极管；第一电容的第一端分别与第一二极管的第一端以及电源106连接，第一电容的第二端与第一二极管的第二端、第二电容的第一端以及第二二极管的第一端连接，第二电容的第二端分别与第二二极管的第二端和所述地端连接；第一二极管的第二端与第二二极管的第一端的连接点为谐振桥臂101的中点。需要说明的是，谐振桥臂101中二极管的数量以及电容的数量也可以为其他类型，本发明实施例在此并不作限定。
进一步，变压器104对输入电压进行调整，调整后再将变压器104输出的电压进行整流处理，其中，本发明实施例公开的一种整流单元105包括：第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管、第四整流二极管；第一整流二极管的阳极分别与变压器104的副边第一端和第二整流二极管的阴极连接，第一整流二极管的阴极分别与第三整流二极管的阴极和输出端连接，第二整流二极管的阳极分别与第四整流二极管的阳极连接和地端连接，第四整流二极管的阴极分别与第三整流二极管的阳极和变压器104的副边第二端连接。具体的，整流单元105中可以用中的整流二极管的数量也不限定于上述实施例提到的数量。为了对整流单元105中的信号进行滤波，可以在整流单元105两端并联电容，如，在第三整流二极管的阴极与第四整流二极管的阳极并联电容，其中，电容的数量在此并不作限定。
可见，本发明实施例公开的一种全桥LLC电路，包括：第一模组和第二模组，第一模组和第二模组均包括一开关桥臂、一谐振桥臂、一谐振电感、一谐振电容、一变压器以及一整流单元；开关桥臂和谐振桥臂并联连接，开关桥臂的第一端和谐振桥臂的第一端均与电源连接，开关桥臂的第二端与谐振桥臂的第二端均与地端连接，开关桥臂的中点与谐振电感的第一端连接，谐振电感的第二端与变压器的原边第一端连接，变压器的原边第二端分别与谐振桥臂的中点以及谐振电容的第一端连接，变压器的副边输出端与整流单元连接；第一模组的谐振电容的第二端与第二模组的谐振电容的第二端连接。因此，采用本发明提供的全桥LLC电路，将第一模组中的谐振电容与第二模组中的谐振电容连接，使得第一模组中的谐振电感和第二模组中的谐振电感上流过的电流值相均衡，且变压器副边输出端的电流峰值保持一致，保证了全桥LLC电路中的流过谐振电感的电流均衡以及变压器副边输出电流峰值一致，避免了谐振槽中的MOS被烧坏的问题。
下面结合实际应用场景对本发明实施例提供的一种全桥LLC电路进行说明，请参见图2，图2为本发明第二种实施例公开的一种全桥LLC电路结构示意图，以电源106为信号输入端，第一模组10和第二模组20里的第一母线电容为电容C1，第二母线电容为电容C2，第一模组10和第二模组20里的开关桥臂100由第一MOS管Q1和第二MOS管Q2组成，第一模组10和第二模组20里的谐振桥臂101里第一电容为C3，第二电容为C4，第一二极管为D1，第二二极管为D2，第一模组10和第二模组20里的整流单元105里第一整流二极管D3、第二整流二极管D4、第三整流二极管D5、第四整流二极管D6，与整流单元105并联的电容为C5。下面对本应用场景提供的全桥LLC电路的连接关系进行说明，从信号输入端开始，以第一模组10进行说明第一母线电容C1的第一端与电源106连接，第一母线电容C1的第二端与第二母线电容C2的第一端连接，第二母线电容C2的第二端与地端连接，第一MOS管Q1的漏极与电源106连接，第一MOS管Q1的源极分别与第二MOS管Q2的漏极以及谐振电感102的第一端连接，第二MOS管Q2的源极与地端连接；第一电容C3的第一端与第一MOS管Q1的漏极连接，第一电容C3的第二端分别与第二电容C4的第一端以及第一二极管D1的第二端连接，第二电容C4的第二端与第二MOS管Q2的源极连接，第一二极管D1的第一端与第一电容C3的第一端连接，第一二极管D1的第二端与第二二极管D2的第一端连接，第二二极管D2的第二端与第二电容C4的第二端连接。变压器104的原边第一端与谐振电感102的第二端连接，变压器104的原边第二端与谐振电容103的第一端以及第一二极管D1的第二端连接，变压器104的副边第一端与第一整流二极管D3的第二端以及第二整流二极管D4的第一端连接，第一整流二极管D3的第一端与第三整流二极管D5的第一端连接，第三整流二极管D5的第二端与第四整流二极管D6的第一端连接，第二整流二极管D4的第二端与第四整流二极管D6的第二端连接，变压器104副边第二端与第三整流二极管D5的第二端以及第四整流二极管D6的第一端连接，电容C5的第一端与第三整流二极管D5的第一端连接，电容C5的第二端与地端连接。第一模组10里的谐振电容103的第二端与第二模组20里的谐振电容103的第二端连接。
请参见图3，图3为本发明第三种实施例公开的一种全桥LLC电路结构示意图，以电源106输入端开始，第一模组10和第二模组20里的第一母线电容为电容C1，第二母线电容为电容C2，第一模组10和第二模组20里的开关桥臂100由第三MOS管Q3、第四MOS管Q4、第五MOS管Q5、第六MOS管Q6、第一模组10和第二模组20里的谐振桥臂101里第一电容为C3，第二电容为C4，第一二极管为D1，第二二极管为D2，第一模组10和第二模组20里的整流单元105里第一整流二极管D3、第二整流二极管D4、第三整流二极管D5、第四整流二极管D6，与整流单元105并联的电容为C5。钳位电路107由第一钳位二极管D7和第二钳位二极管D8以及电容C6组成。
下面对本应用场景提供的一种全桥LLC的连接关系进行详细说明，以第一模组10进行说明第一母线电容C1的第一端与电源106连接，第一母线电容C1的第二端与第二母线电容C2的第一端连接，第二母线电容C2的第二端与地端连接，第三MOS管Q3的漏极与电源106连接，第三MOS管Q3的源极分别与第四MOS管Q4的漏极以及谐振电感102的第一端连接，第四MOS管Q4的源极与第五MOS管Q5的漏极连接，第五MOS管的源极与第六MOS管Q6的漏极连接，第六MOS管Q6的源极与地端连接；第一钳位二极管D7的第一端分别与第三MOS管Q3的源极和电容C6的第一端连接，第一钳位二极管D7的第二端分别与第二钳位二极管D8的第一端以及第一母线电容C1的第二端连接，第二钳位二极管D8的第二端分别与电容C6的第二端以及第五MOS管Q5的源极连接，第一电容C3的第一端与第三MOS管Q3的漏极连接，第一电容C3的第二端分别与第二电容C4的第一端以及第一二极管D1的第二端连接，第二电容C4的第二端与第六MOS管Q6的源极连接，第一二极管D1的第一端与第一电容C3的第一端连接，第一二极管D1的第二端与第二二极管D2的第一端连接，第二二极管D2的第二端与第二电容C4的第二端连接。变压器104的原边第一端与谐振电感102的第二端连接，变压器104的原边第二端与谐振电容103的第一端以及第一二极管D1的第二端连接，变压器104的副边第一端与第一整流二极管D3的第二端以及第二整流二极管D4的第一端连接，第一整流二极管D3的第一端与第三整流二极管D5的第一端连接，第三整流二极管D5的第二端与第四整流二极管D6的第一端连接，第二整流二极管D4的第二端与第四整流二极管D6的第二端连接，变压器104副边第二端与第三整流二极管D5的第二端以及第四整流二极管D6的第一端连接，电容C5的第一端与第三整流二极管D5的第一端连接，电容C5的第二端与地端连接。第一模组10里的谐振电容103的第二端与第二模组20里的谐振电容103的第二端连接。
需要说明的是，第二模组20中具有和第一模组10中相同的结构，在此，本发明实施例不再详细阐述。
可见，本实施例中提供的一种全桥LLC电路，请参见图4，图4为本发明提供的第三种实施例中的全桥LLC电路的工作波形示意图；由图可知，第一模组谐振电感的波形与第二模组里谐振电感的波形是一致的，且在变压器副边输出端第一模组里的第一整流二极管和第二模组里的第一整流二极管的电流峰值相一致。因此，采用全桥LLC电路，其稳定性较高，避免了MOS管易被烧坏的问题。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (7)
1.一种全桥LLC电路，其特征在于，包括：第一模组和第二模组，所述第一模组和所述第二模组均包括一开关桥臂、一谐振桥臂、一谐振电感、一谐振电容、一变压器以及一整流单元；
所述开关桥臂和所述谐振桥臂并联连接，所述开关桥臂的第一端和所述谐振桥臂的第一端均与电源连接，所述开关桥臂的第二端和所述谐振桥臂的第二端均与地端连接，所述开关桥臂的中点与所述谐振电感的第一端连接，所述谐振电感的第二端与所述变压器的原边第一端连接，所述变压器的原边第二端分别与所述谐振桥臂的中点以及所述谐振电容的第一端连接，所述变压器的副边输出端与所述整流单元连接；
所述第一模组的谐振电容的第二端与所述第二模组的谐振电容的第二端连接。
2.根据权利要求1所述的全桥LLC电路，其特征在于，所述开关桥臂包括第一MOS管和第二MOS管；
其中，所述第一MOS管的漏极与所述电源连接，所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管的漏极连接，所述第二MOS管的源极与所述地端连接；
所述第一MOS管与所述第二MOS管的连接点为所述开关桥臂的中点。
3.根据权利要求1所述的全桥LLC电路，其特征在于，还包括：
第一母线电容和第二母线电容，所述第一母线电容的第一端与所述电源连接，所述第一母线电容的第二端与所述第二母线电容的第一端连接，所述第二母线电容的第二端与所述地端连接。
4.根据权利要求3所述的全桥LLC电路，其特征在于，所述开关桥臂包括：第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管以及第六MOS管；
其中，所述第三MOS管的漏极与所述电源连接，所述第三MOS管的源极与所述第四MOS管的漏极连接，所述第四MOS管的源极与所述第五MOS管的漏极连接，所述第五MOS管的源极与所述第六MOS管的漏极连接，所述第六MOS管的源极与所述地端连接；
所述第四MOS管与所述第五MOS管的连接点为所述开关桥臂的中点。
5.根据权利要求4所述的全桥LLC电路，其特征在于，还包括：钳位电路，所述钳位电路具体为：第一钳位二极管和第二钳位二极管；
所述第一钳位二极管的第一端与所述第三MOS管的源极连接，所述第一钳位二极管的第二端分别与所述第二钳位二极管的第一端、所述第一母线电容的第二端连接，所述第二钳位二极管的第二端与所述第五MOS管的源极连接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的全桥LLC电路，其特征在于，所述谐振桥臂包括第一电容、第二电容、第一二极管以及第二二极管；
所述第一电容的第一端分别与所述第一二极管的第一端以及所述电源连接，所述第一电容的第二端与所述第一二极管的第二端、所述第二电容的第一端以及所述第二二极管的第一端连接，所述第二电容的第二端分别与所述第二二极管的第二端和所述地端连接；
所述第一二极管的第二端与所述第二二极管的第一端的连接点为所述谐振桥臂的中点。
7.根据权利要求1所述的全桥LLC电路，其特征在于，所述整流单元包括：第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管、第四整流二极管；所述第一整流二极管的阳极分别与所述变压器的副边第一端和所述第二整流二极管的阴极连接，所述第一整流二极管的阴极分别与所述第三整流二极管的阴极和输出端连接，所述第二整流二极管的阳极分别与所述第四整流二极管的阳极和所述地端连接，所述第四整流二极管的阴极分别与所述第三整流二极管的阳极和所述变压器的副边第二端连接。
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