CN111181405A - 半桥llc谐振电路及开关电源 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种半桥LLC谐振电路，包括：半桥电路、原边输入电路、变压器以及副边电路；所述半桥电路包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和所述下桥臂串接于输入电源的正负极之间，所述上桥臂上具有上开关管Q1，所述下桥臂上具有下开关管Q2；所述原边输入电路与所述下桥臂并联；所述原边输入电路和所述副边电路之间通过所述变压器耦合连接；所述上桥臂上还设置有第一电阻R1，所述第一电阻R1与所述上开关管Q1并联；旨在解决现有开关电源在上电瞬态易造成Q1和Q2共通，开关电源可靠性低的技术问题。

Description

半桥LLC谐振电路及开关电源
技术领域
本发明涉及到开关电源的技术领域，特别是涉及到一种半桥LLC谐振电路及开关电源。
背景技术
随着科学技术的发展，开关电源的使用已经遍及各个领域。
开关电源在上管Q1开通的时候谐振电容才有能量并同时给输出电容传递能量，现有的开关电源在上电瞬态，此时谐振腔及输出电容没有能量，因此谐振腔的能量由上管Q1导通时输入电容提供，电流从上管Q1流向谐振电容，因此在谐振腔内产生一个很大的电流；而在上管Q1的Vgs1再次开通时，下管Q2的体内二极管进入反向截止状态，下开关管Q2实现换向需要一个反向恢复时间，因此此时的下管Q2还存在一个从S-D的反向恢复电流，因此此时下开关管Q2没有办法在一个周期内实现电流换向；因此，上管Q1突然开通的情况下Q2的体二极管存在反向恢复问题，造成LLC半桥电路上下管Q1和Q2发生共通，产生一个很大的电流和电压尖峰，极大的降低了开关电源的可靠性，甚至会引发开关电源短路。
因此，现有的开关电源需要进行改进。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种半桥LLC谐振电路及开关电源，旨在解决现有开关电源在上电瞬态易造成Q1和Q2共通，开关电源的可靠性低的技术问题。
本发明提出一种半桥LLC谐振电路，包括：半桥电路、原边输入电路、变压器以及副边电路；所述半桥电路包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和所述下桥臂串接于输入电源的正负极之间，所述上桥臂上具有上开关管Q1，所述下桥臂上具有下开关管Q2；所述原边输入电路与所述下桥臂并联；所述原边输入电路和所述副边电路之间通过所述变压器耦合连接；所述上桥臂上还设置有第一电阻R1，所述第一电阻R1与所述上开关管Q1并联。
进一步，还包括第二电阻R2，所述第二电阻R2与所述下开关管Q2的并联。
进一步，所述第一电阻R1的取值范围为100KΩ-1000KΩ。
进一步，所述第二电阻R2的取值范围为100KΩ-1000KΩ。
进一步，所述第一电阻R1以及所述第二电阻R2的阻值为200KΩ。
进一步，所述第一电阻R1以及所述第二电阻R2均为1206贴片电阻。
进一步，所述原边输入电路包括谐振电容C1；所述变压器的原边绕组的同名端经由所述谐振电容C1连接于所述上桥臂和所述下桥臂之间，所述变压器的原边绕组的异名端连接于输入电源的负极。
进一步，所述副边电路包括二极管、输出电容C2以及负载电阻R3所述二极管连接于所述输出电容和所述变压器的副边绕组之间；所述输出电容C2和负载电阻R3并联。
进一步，所述变压器的副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组；所述二极管包括第一二极管D1和第二二极管D2；所述第一二极管D1和所述第二二极管D2的阴极连接，第一二极管D1的阳极与第一副边绕组的同名端连接，第二二极管D2与第二副边绕组的异名端连接；所述输出电容C2的正极连接第一二极管D1和第二二极管D2的共阴处，其负极连接所述第一副边绕组的异名端和第二副边绕组的同名端。
一种开关电源，包括权利要求以上所述的半桥LLC谐振电路。
本发明的有益效果：由于在上开关管Q1上并联一个电阻，在上电后、上管Q1导通前，电流通过电阻向谐振电容预充一部分能量，由于RC充电原则，电阻对谐振电容C1进行预充电，此时谐振电容内有能量，加快了下开关管Q2的反向恢复，因此当开关电源处于上电后上开关管Q1开通前，电阻给谐振电容充电，使谐振电容上有能量，因此上电瞬态降低下开关管Q2反向电流的峰值，进而减小下开关管Q2关断后下开关管Q2的体内二极管的反向恢复时间，使下开关管Q2在上开关管Q1开通前完成电流转向，从而降低半桥上开关管Q1和下开关管Q2共通的风险，进而降低了开关电源发生短路的可能性，进而提高了开关电源的可靠性。
附图说明
图1为本发明一实施例的结构示意图。
图中：100、半桥电路；200、原边输入电路；300、副边电路。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，一种半桥LLC谐振电路，包括：半桥电路100、原边输入电路200、变压器以及副边电路300；所述半桥电路100包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和所述下桥臂串接于输入电源的正负极之间，所述上桥臂上具有上开关管Q1，所述下桥臂上具有下开关管Q2；所述原边输入电路200与所述下桥臂并联；所述原边输入电路200和所述副边电路300之间通过所述变压器耦合连接；所述上桥臂上还设置有第一电阻R1，所述第一电阻R1与所述上开关管Q1并联。
在本实施例中，上开关管Q1和下开关管均是采用的是N型MOS管，MOS管Q1的漏极接输入电源的正极，上开关管Q1的源极与MOS管Q2的漏极连接，下开关管Q2的源极接GND。由于在上开关管Q1上并联一个电阻R1，在上电后、上管Q1导通前，电流通过第一电阻R1向谐振电容C1预充一部分能量，由于RC充电原则，第一电阻R1对谐振电容C1进行预充电，此时谐振电容C1内有能量，加快了下开关管Q2的反向恢复，因此当开关电源处于上电后上开关管Q1开通前，谐振电容上有能量，因此上电瞬态降低下开关管Q2反向电流的峰值，进而减小下开关管Q2关断后下开关管Q2的体内二极管的反向恢复时间，使下开关管Q2在上开关管Q1开通前完成电流转向，从而降低半桥上开关管Q1和下开关管Q2共通的风险，进而降低了开关电源发生短路的可能性，进而提高了开关电源的可靠性。
在一实施例中，所述下桥臂上还设置有第二电阻R2，所述第一电阻R2与所述下开关管Q2并联。
在本实施例中，上开关管Q1和下开关管Q2各并联一个电阻，使得电阻对电容充电效果更佳，进一步减少上开关管Q1和下开关管Q2共通的可能性，进一步提高了开关电源的可靠性。
在一实施例中，所述第一电阻R1的取值范围为100KΩ-1000KΩ。
在本实施例中，电阻的阻值直接影响整个电路的阻值，进而影响下开关管Q2的体内二极管的反向恢复时间，经过计算电阻为百K级的电阻既能够有效的保证下开关管Q2的体内二极管的反向恢复不会造成上开关管Q1和下开关管Q2共通，又能保证电流能够通过第一电阻R1。
在一实施例中，所述第二电阻R2的取值范围为100KΩ-1000KΩ。
在本实施例中，电阻的阻值直接影响整个电路的阻值，进而影响开关管的体内二极管的反向恢复时间，经过计算电阻为百K级的电阻，能保证电流能够通过第二电阻R2。
在一实施例中，所述第一电阻R1以及所述第二电阻R2的阻值均为200KΩ。
在本实施例中，可以根据电容的容量将第一电阻R1和第二电阻R2设置为200KΩ，既可以有效的保证下开关管Q2的体内二极管的反向恢复不会造成上开关管Q1和下开关管Q2共通，同时也保证了整个电路的正常运行。
在一实施例中，所述第一电阻R1以及所述第二电阻R2均为1206贴片电阻。
在本实施例中，1206贴片形状规格为3.2毫米*1.6毫米，保证能满足电阻值的要求的同时，减少贴片电阻占用的空间，使开关电源的内部空间设置更加紧凑，
在一实施例中，所述原边输入电路200并联于所述下桥臂。
在本实施例中，此时为单谐振电容，只设置一个谐振电容，采用单谐振电动的半桥电路100，其输入电流波纹和电流有效值较高，布线简单，进一步降低开关电源的成本；在其他的实施例中还可以上桥臂和下桥臂串联后并联于原边输入电路200的两端，此时为分体式谐振电容，即设置两个电容，两个谐振电容串联后并联于半桥电路100。
在一实施例中，所述原边输入电路200包括谐振电容C1和变压器的原边绕组；所述原边绕组的同名端经由所述谐振电容C1连接于所述上桥臂和所述下桥臂之间，所述原边绕组的异名端连接于输入电源的负极。
在本实施例中，谐振电容C1设置为容量为39nf的电容，能够较好的存储能量，在其他的实施例中，电容还可以设置为其他的容量，以达到最佳的能量存储效果。
在一实施例中，副边电路200包括：二极管、输出电容C2以及负载电阻R3；所述二极管连接于所述输出电容C2和所述变压器的副边绕组之间；所述输出电容C2和负载电阻R3并联。
在本实施例中，副边绕组的同名端做为输出电路的正极，副边绕组的异名端作为输出电路的负极，根据需求可以设置副边绕组以及二极管的个数，一般的，二极管的个数与副边绕组的个数一致。
在一实施例中，所述变压器的副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组；所述二极管包括第一二极管D1和第二二极管D2；所述第一二极管D1和所述第二二极管D2的阴极连接，第一二极管D1的阳极与第一副边绕组的同名端连接，第二二极管D2与第二副边绕组的异名端连接；所述输出电容C2的正极连接第一二极管D1和第二二极管D2的共阴处，其负极连接所述第一副边绕组的异名端和第二副边绕组的同名端。
在本实施例中，负载电阻的阻值为10KΩ，第一二极管D1和第二二极管D2均为MUR2020RG，设置两个副边绕组，增大输出电流。
一种开关电源，包括权利要求以上所述的半桥LLC谐振电路。
在本实施例中，开关电源由于存在上述半桥LLC谐振电路，因此具有上述半桥LLC谐振电路的全部优点。
本发明实施的原理为：由于在上开关管Q1上并联一个第一电阻R1，在上电后、上管Q1导通前，电流通过第一电阻R1向谐振电容C1预充一部分能量，由于RC充电原则，第一电阻R1对谐振电容C1进行预充电，此时谐振电容内有能量，加快了下开关管Q2的反向恢复，因此当开关电源处于上电后上开关管Q1开通前，谐振电容上有能量，因此上电瞬态降低下开关管Q2反向电流的峰值，进而减小下开关管Q2关断后下开关管Q2的体内二极管的反向恢复时间，使下开关管Q2在上开关管Q1开通前完成电流转向，从而降低半桥上开关管Q1和下开关管Q2共通的风险，进而降低了开关电源发生短路的可能性，进而提高了开关电源的可靠性。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种半桥LLC谐振电路，其特征在于，包括：半桥电路、原边输入电路、变压器以及副边电路；
所述半桥电路包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和所述下桥臂串接于输入电源的正、负极之间，所述上桥臂上具有上开关管Q1，所述下桥臂上具有下开关管Q2；
所述原边输入电路与所述下桥臂并联；
所述原边输入电路和所述副边电路之间通过所述变压器耦合连接；
所述上桥臂上还设置有第一电阻R1，所述第一电阻R1与所述上开关管Q1并联。
2.根据权利要求1所述的半桥LLC谐振电容，其特征在于，还包括第二电阻R2，所述第二电阻R2与所述下开关管Q2并联。
3.根据权利要求2所述的半桥LLC谐振电路，其特征在于，所述第一电阻R1的取值范围为100KΩ-1000KΩ。
4.根据权利要求3所述的半桥LLC谐振电路，其特征在于，所述第二电阻R2的取值范围为100KΩ-1000KΩ。
5.根据权利要求4所述的半桥LLC谐振电路，其特征在于，所述第一电阻R1以及所述第二电阻R2的阻值均为200KΩ。
6.根据权利要求4所述的半桥LLC谐振电路，其特征在于，所述第一电阻R1以及所述第二电阻R2均为1206贴片电阻。
7.根据权利要求6所述的半桥LLC谐振电路，其特征在于，所述原边输入电路包括谐振电容C1；所述变压器的原边绕组的同名端经由所述谐振电容C1连接于所述上桥臂和所述下桥臂之间，所述变压器的原边绕组的异名端连接于输入电源的负极。
8.根据权利要求1所述的半桥LLC谐振电路，其特征在于，所述副边电路包括二极管、输出电容C2以及负载电阻R3；所述二极管连接于所述输出电容和所述变压器的副边绕组之间；所述输出电容C2和负载电阻R3并联。
9.根据权利要求1所述的半桥LLC谐振电路，其特征在于，所述变压器的副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组；所述二极管包括第一二极管D1和第二二极管D2；所述第一二极管D1和所述第二二极管D2的阴极连接，第一二极管D1的阳极与第一副边绕组的同名端连接，第二二极管D2与第二副边绕组的异名端连接；所述输出电容C2的正极连接第一二极管D1和第二二极管D2的共阴处，其负极连接所述第一副边绕组的异名端和第二副边绕组的同名端。
10.一种开关电源，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的半桥LLC谐振电路。
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