CN109600048A - 交错并联llc电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种并联交错LLC电路。其中，并联交错LLC电路包括：第一均衡电容和第二均衡电容，第一均衡电容的一端与电源的正极相连，第一均衡电容与第二均衡电容串联相连，第二均衡电容的另一端与电源的负极相连；第一LLC谐振变换器和第二LLC谐振变换器，第一LLC谐振变换器的输出端与第二LLC谐振变换器的输出端并联连接，第一LLC谐振变换器的输入端与第一均衡电容并联连接，第二LLC谐振变换器的输入端与第二均衡电容并联连接；控制电路，控制电路分别与两LLC谐振变换器相连，用于控制两LLC谐振变换器进行交错并联工作。该交错并联LLC电路，通过控制电路对两个LLC谐振变换器进行控制，可实现两LLC谐振变换器的交错并联。

Description

交错并联LLC电路
技术领域
本发明涉及电源领域，尤其涉及一种交错并联LLC电路。
背景技术
随着通信电源的发展，LLC线路可以在整个负载范围实现原边开关管的零电压开通(Zero Voltage Switching，简称ZVS)，实现了更高的效率，被越来越广泛地应用。但是，与传统的移相全桥、正激变换器等线路比较，LLC由于没有输出滤波电感，输出电流呈正弦波，其输出电流峰峰值将是输出电流平均值的π/2倍，与传统的移项全桥等电路的20％-40％的峰峰值相比，LLC的输出电流峰峰值太大，在低压大电流应用场合下面临极大的挑战。
为解决上述问题，LLC交错并联技术应运而生。通过LLC交错并联，LLC输出电流纹波的均方根值可以从单路时的48％降到交错并联时的12％，使得交错并联的LLC输出电流纹波与传统的带输出滤波电感的电路电流纹波类似。从而可以极大的降低LLC的设计难度，尤其方便了输出滤波电容的选择。然而，当前对LLC交错并联只能通过数字控制来实现，并没有现成的控制芯片可供选用。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种交错并联LLC电路，通过硬件电路对两路LLC谐振变换器进行控制，从而实现LLC的交错并联。
为了到上述目的，本发明实施例提出了一种交错并联LLC电路。该电路包括：第一均衡电容和第二均衡电容，所述第一均衡电容的一端与电源的正极相连，所述第一均衡电容的另一端与所述第二均衡电容的一端相连，所述第二均衡电容的另一端与所述电源的负极相连；第一LLC谐振变换器和第二LLC谐振变换器，所述第一LLC谐振变换器的输出端与所述第二LLC谐振变换器的输出端并联连接，所述第一LLC谐振变换器的输入端与所述第一均衡电容并联连接，所述第二LLC谐振变换器的输入端与所述第二均衡电容并联连接；控制电路，所述控制电路分别与所述第一LLC谐振变换器和所述第二LLC谐振变换器的控制端相连，所述控制电路用于控制所述第一LLC谐振变换器和所述第二LLC谐振变换器交错并联工作。
本发明实施例提出的交错并联LLC电路，将串联连接的第一均衡电容和第二均衡电容连接在电源的两极之间，并将第一LLC谐振变换器的输出端与第二LLC谐振变换器的输出端并联连接，第一LLC谐振变换器的输入端与第一均衡电容并联连接，第二LLC谐振变换器的输入端与第二均衡电容并联连接，进而通过控制电路对两LLC谐振变换器进行控制，即可使两LLC谐振变换器进行交错并联工作。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的交错并联LLC电路的结构示意图；
图2为本发明实施例提出的一种控制电路的结构示意图；
图3为本发明实施例的第一-第四控制信号的波形示意图；
图4为一种二分频器的结构示意图；
图5(a)为本发明实施例提出的一种第一LLC谐振变换器的电路示意图；
图5(b)为本发明实施例提出的另一种第一LLC谐振变换器的电路示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述本发明实施例的交错并联LLC电路。
图1为本发明实施例提出的一种交错并联LLC电路。如图1所示，交错并联LLC电路包括：第一均衡电容C1和第二均衡电容C2、第一LLC谐振变换器11和第二LLC谐振变换器12以及控制电路20。
其中，参考图1，第一均衡电容C1的一端与电源的正极Vin+相连，第一均衡电容C1的另一端与第二均衡电容C2的一端相连，第二均衡电容C2的另一端与电源的负极Vin-相连。其中，第一均衡电容C1和第二均衡电容C2的设置，可实现两路LLC电路中的自动均流。
第一LLC谐振变换器11的输出端与第二LLC谐振变换器12的输出端并联连接，第一LLC谐振变换器11的输入端与第一均衡电容C1并联连接，第二LLC谐振变换器12的输入端与第二均衡电容C2并联连接。
控制电路20分别与第一LLC谐振变换器11和第二LLC谐振变换器12的控制端相连，控制电路20用于控制第一LLC谐振变换器11和第二LLC谐振变换器12交错并联工作。
进一步地，如图1所示，本发明实施例提出的交错并联LLC电路还可包括滤波电容30。参照图1，滤波电容30与第一LLC谐振变换器11的输出端和第二LLC谐振变换器12的输出端并联。该滤波电容30的设置，可实现对第一LLC谐振变换器11和第二LLC谐振变换器12输出的电压的整形、滤波处理，提高电压输出效率。
图2为本发明实施例提出的一种控制电路的结构示意图。如图2所示，控制电路20包括：LLC控制器21、第一二分频器22、第二二分频器23、第一死区生成电路24和第二死区生成电路25。
其中，参照图2，LLC控制器21具有第一输出端和第二输出端，LLC控制器21通过第一输出端输出第一驱动信号，通过第二输出端输出第二驱动信号，其中，第一驱动信号和第二驱动信号互补，且第一驱动信号和第二驱动信号的占空比均为50％。
第一二分频器22的输入端与LLC控制器21的第一输出端相连，第二二分频器23的输入端与LLC控制器21的第二输出端相连，其中，第一驱动信号通过第一二分频器22后输出第一控制信号和第二控制信号，第二驱动信号通过第二二分频器23后输出第三控制信号和第四控制信号。
其中，第一控制信号和第二控制信号互补，第三控制信号和第四控制信号互补，且第一控制信号和第二控制信号的频率均为第一驱动信号的频率的一半，第三控制信号和第四控制信号的频率均为第二驱动信号的频率的一半，第一控制信号与第三控制信号之间相差1/4周期，如图3所示。由此，可以满足LLC交错并联工作实现的条件。
可选地，第一二分频器22和第二二分频器23均可采用DQ触发器。如图4所示，DQ触发器的CP端用于接收LLC控制器21输出的驱动信号，DQ触发器的输出Q和Q非端分别输出两个互补的控制信号。
第一死区生成电路24的输入端与第一二分频器22的输出端相连，第二死区生成电路25的输入端与第二二分频器23的输出端相连，其中，第一控制信号和第二控制信号通过第一死区生成电路24后输出带有死区时间的第一控制信号和第二控制信号，第三控制信号和第四控制信号通过第二死区生成电路25后输出带有死区时间的第三控制信号和第四控制信号。
其中，第一死区生成电路24和第二死区生成电路25均可采用RC电路。
图5为本发明实施例提出的一种第一LLC谐振变换器的结构示意图。如图5所示，第一LLC谐振变换器11包括：第一方波发生器111、第一LLC谐振电路112和第一整流电路113。
其中，参照图5，第一方波发生器111的输入端与第一均衡电容C1并联连接，第一方波发生器111的控制端与第一死区生成电路24的输出端相连。其中，第一方波发生器111可为全桥电路(如图5(a)所示)或者半桥电路(如图5(b)所示)，其中，全桥电路、半桥电路均可由MOS管组成。
以半桥电路为例，通过第一死区生成电路24的设置，可以防止第一方波发生器111中的两个MOS管中一个先导通另一个未关断所导致的电源短路，使得LLC交错并联工作更加可靠。
第一LLC谐振电路112的输入端与第一方波发生器111的输出端相连。其中，第一LLC谐振电路112包括串联谐振电感Lr、串联谐振电容Cr、并联谐振电感Lm和隔离变压器T。
第一整流电路113的输入端与第一LLC谐振电路112的输出端相连。第一整流电路113用于调整交流输出电流，从而输出直流电压，其可以设计成全桥(如图5(a)、5(b)所示)或者中心抽头结构。
需要说明的是，第二LLC谐振变换器12与上述第一LLC谐振变换器11的结构相同，此处便不再赘述。
在一个示例中，以半桥电路的方波发生器为例，参照图5(b)，第一LLC谐振变换器11的控制端为MOS管M1和MOS管M2的栅极，分别接收上述第一控制信号和第二控制信号；同理，第二谐振变换器12的控制端也为两个MOS管的栅极，分别接收上述第三控制信号和第四控制信号。
综上所述，本发明实施例的并联交错LLC电路，通过包含传统的LLC控制器的硬件电路，即可实现对两个LLC谐振变换器的控制，以使得两LLC谐振变换器进行交错并联工作。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种交错并联LLC电路，其特征在于，包括：
第一均衡电容和第二均衡电容，所述第一均衡电容的一端与电源的正极相连，所述第一均衡电容的另一端与所述第二均衡电容的一端相连，所述第二均衡电容的另一端与所述电源的负极相连；
第一LLC谐振变换器和第二LLC谐振变换器，所述第一LLC谐振变换器的输出端与所述第二LLC谐振变换器的输出端并联连接，所述第一LLC谐振变换器的输入端与所述第一均衡电容并联连接，所述第二LLC谐振变换器的输入端与所述第二均衡电容并联连接；
控制电路，所述控制电路分别与所述第一LLC谐振变换器和所述第二LLC谐振变换器的控制端相连，所述控制电路用于控制所述第一LLC谐振变换器和所述第二LLC谐振变换器交错并联工作。
2.根据权利要求1所述的交错并联LLC电路，其特征在于，所述控制电路包括：
LLC控制器，所述LLC控制器具有第一输出端和第二输出端，所述LLC控制器通过所述第一输出端输出第一驱动信号，通过所述第二输出端输出第二驱动信号，其中，所述第一驱动信号和所述第二驱动信号互补，且所述第一驱动信号和所述第二驱动信号的占空比均为50％；
第一二分频器和第二二分频器，所述第一二分频器的输入端与所述第一输出端相连，所述第二二分频器的输入端与所述第二输出端相连，其中，所述第一驱动信号通过所述第一二分频器后输出第一控制信号和第二控制信号，所述第二驱动信号通过所述第二二分频器后输出第三控制信号和第四控制信号；
第一死区生成电路和第二死区生成电路，所述第一死区生成电路的输入端与所述第一二分频器的输出端相连，所述第二死区生成电路的输入端与所述第二二分频器的输出端相连，其中，所述第一控制信号和所述第二控制信号通过所述第一死区生成电路后输出带有死区时间的第一控制信号和第二控制信号，所述第三控制信号和所述第四控制信号通过所述第二死区生成电路后输出带有所述死区时间的第三控制信号和第四控制信号。
3.根据权利要求2所述的交错并联LLC电路，其特征在于，所述第一二分频器和所述第二二分频器均采用DQ触发器。
4.根据权利要求2所述的交错并联LLC电路，其特征在于，所述第一控制信号和所述第二控制信号互补，所述第三控制信号和所述第四控制信号互补，且所述一控制信号和所述第二控制信号的频率均为所述第一驱动信号的频率的一半，所述第三控制信号和所述第四控制信号的频率均为所述第二驱动信号的频率的一半。
5.根据权利要求2所述的交错并联LLC电路，其特征在于，所述第一控制信号与所述第三控制信号之间相差1/4周期。
6.根据权利要求2所述的交错并联LLC电路，其特征在于，所述第一死区生成电路和所述第二死区生成电路均采用RC电路。
7.根据权利要求2所述的交错并联LLC电路，其特征在于，还包括：
滤波电容，所述滤波电容与所述第一LLC谐振变换器的输出端和所述第二LLC谐振变换器的输出端并联。
8.根据权利要求2-7中任一项所述的交错并联LLC电路，其特征在于，所述第一LLC谐振变换器包括：
第一方波发生器，所述第一方波发生器的输入端与所述第一均衡电容并联连接，所述第一方波发生器的控制端与所述第一死区生成电路的输出端相连；
第一LLC谐振电路，所述第一LLC谐振电路的输入端与所述第一方波发生器的输出端相连；
第一整流电路，所述第一整流电路的输入端与所述第一LLC谐振电路的输出端相连。
9.根据权利要求8所述的交错并联LLC电路，其特征在于，所述方波发生器为全桥电路或者半桥电路，其中，所述全桥电路、所述半桥电路均由MOS组成。
10.根据权利要求8所述的交错并联LLC电路，其特征在于，所述LLC谐振电路包括串联谐振电感、串联谐振电容、并联谐振电感和隔离变压器。
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