CN112953179A - 一种超高压llc半桥驱动电路及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种超高压LLC半桥驱动电路及其工作方法，该电路包括控制单元、隔离单元、上开关元件及下开关元件；上开关元件及下开关元件分别连接变压器；控制单元上设有自举端脚，自举端脚接地；控制单元，用于输出驱动信号，并将驱动信号一分为二；隔离单元，用于对其中一路驱动信号进行自举升压，以得到处理后的信号；上开关元件，用于根据处理后的信号进行导通或截断；下开关元件，用于根据另一路驱动信号进行导通或截断。本发明通过关闭控制单元内部的自举电路，通过控制单元输出的驱动信号经由隔离单元进行自举升压后，驱动上开关元件导通或截断，下开关元件由控制单元直接驱动，实现体积小，确保性能，耐压可达到高输入电压要求。

Description

一种超高压LLC半桥驱动电路及其工作方法

技术领域

本发明涉及LLC半桥驱动电路技术领域，尤其涉及一种超高压LLC半桥驱动电路及其工作方法。

背景技术

市面上的LLC半桥驱动主芯片的驱动输出极一般有两种方式，一种是主芯片自带上半桥自举升压电路，驱动上半桥MOS管，下半桥MOS管直接由主芯片驱动，不需要自举或其它驱动，但是市面上的带自举电路的LLC半桥驱动芯片的自举电路的耐压都不会超过650V，无法满足DC700-750V等超高输入电压的要求；另一种LLC半桥驱动主芯片外加变压器和***零件做一个自举电路，以节省芯片成本。

综上所述，LLC半桥驱动主芯片自带自举升压的电路，耐压达不到DC700-750V的输入电压要求，外置变压器自举电路体积又太大，而且性能难保证。

因此，有必要设计一种新的电路，实现体积小，且确保性能，耐压可达到DC700-750V的输入电压要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种超高压LLC半桥驱动电路及其工作方法。

为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：提供一种超高压LLC半桥驱动电路，包括控制单元、隔离单元、上开关元件以及下开关元件；所述上开关元件以及下开关元件分别连接变压器；所述控制单元上设有自举端脚，所述自举端脚接地；其中，所述控制单元，用于输出驱动信号，并将驱动信号一分为二；所述隔离单元，用于对其中一路驱动信号进行自举升压，以得到处理后的信号；所述上开关元件，用于根据处理后的信号进行导通或截断；所述下开关元件，用于根据另一路驱动信号进行导通或截断。

其进一步技术方案为：所述控制单元包括控制芯片IC2。

其进一步技术方案为：所述隔离单元包括隔离芯片IC3。

其进一步技术方案为：所述上开关元件包括Mos管Q13，所述下开关元件包括Mos管Q14，所述Mos管Q13的栅极与所述隔离芯片IC3连接，所述Mos管Q14的栅极与所述控制芯片IC2连接，所述Mos管Q14的漏极以及所述Mos管Q13的源极分别与所述变压器的输入侧连接。

其进一步技术方案为：所述控制芯片IC2与所述Mos管Q14的栅极之间连接有电阻R84以及二极管D12，所述Mos管Q14的栅极与所述Mos管Q14的源极之间连接有放大三极管Q9；该放大三极管Q9的基极与所述控制芯片IC2连接，所述Mos管Q14的源极接地。

其进一步技术方案为：所述控制芯片IC2与所述变压器通过电流检测单元连接。

其进一步技术方案为：所述电流检测单元包括依序连接的电阻R77、二极管D7、电阻R87、电容C27以及电容C29；所述电阻R77与所述控制芯片IC2连接，所述电容C29与所述变压器的输入侧连接。

其进一步技术方案为：所述电阻R77与所述控制芯片IC2之间还连接有一端接地的电阻R74以及电容C20。

其进一步技术方案为：所述二极管D7与电阻R87之间还连接有一端接地的二极管D9。

另外，本发明要解决的技术问题是还在于提供一种超高压LLC半桥驱动电路的工作方法，包括：

控制单元的自举端脚接地，以关闭控制单元的内部自举功能；

控制单元输出驱动信号，并将驱动信号一分为二；

隔离单元对其中一路驱动信号进行自举升压，以得到处理后的信号；

上开关元件根据处理后的信号进行导通或截断；

下开关元件根据另一路驱动信号进行导通或截断；

利用上开关元件和下开关元件的导通或截断实现变压器的导通或截断。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过设置控制单元、隔离单元、上开关元件以及下开关元件，控制单元上的自举端脚接地，以关闭控制单元内部的自举电路，通过控制单元输出的驱动信号经由隔离单元进行自举升压后，驱动上开关元件导通或截断，下开关元件由控制单元直接驱动，实现体积小，且确保性能，耐压可达到DC700-750V的输入电压要求。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例提供的一种超高压LLC半桥驱动电路的示意性框图；

图2为本发明实施例提供的一种超高压LLC半桥驱动电路的具体电路原理图。

图中标识说明：

10、控制单元；20、隔离单元；30、上开关元件；40、下开关元件；50、变压器。

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。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种超高压LLC半桥驱动电路的示意性框图，可以运用在LLC开关电源的驱动过程中，实现体积小，且确保性能，耐压可达到DC700-750V的输入电压要求。

LLC开关电源输出部分是以设定的恒定电流输出；电压则是在一定范围内可变如输出电压在25-54VDC之间，以自动适应这一范围内的灯串电压。

请参阅图1，上述的一种超高压LLC半桥驱动电路，包括控制单元10、隔离单元20、上开关元件30以及下开关元件40；上开关元件30以及下开关元件40分别连接变压器50；控制单元10上设有自举端脚，自举端脚接地；其中，控制单元10，用于输出驱动信号，并将驱动信号一分为二；隔离单元20，用于对其中一路驱动信号进行自举升压，以得到处理后的信号；上开关元件30，用于根据处理后的信号进行导通或截断；下开关元件40，用于根据另一路驱动信号进行导通或截断。

控制单元10采用市场上通用IC，内部自带最高耐压为650V的自举升压，采用对自举端脚进行接地处理，以将控制单元10的内部自举关闭。在外部用隔离单元20做的上半桥自举升压电路，驱动半桥MOS上管，下管是控制单元10直接驱动。解决的是芯片的耐压问题。用有隔离功能的芯片做一个类似自举功能的电路，体积小；性能又有保证。

在本实施例中，此处的变压器50指代的是图2中的变压器T3A。上开关元件20与输入电压器件连接。

在一实施例中，请参阅图2，上述的控制单元10包括控制芯片IC2。在本实施例中，上述的控制芯片IC2的型号为但不局限于PN7103。

该控制芯片IC2的OUT端脚作为自举端脚接地，实现关闭控制芯片IC2的内部自举升压功能。

在一实施例中，请参阅图2，上述的隔离单元20包括隔离芯片IC3。在本实施例中，上述的隔离芯片IC3的型号为但不局限于1EDI20N12AF。

在一实施例中，请参阅图2，上述的上开关元件30包括Mos管Q13，下开关元件40包括Mos管Q14，Mos管Q13的栅极与隔离芯片IC3连接，Mos管Q14的栅极与控制芯片IC2连接，Mos管Q14的漏极以及Mos管Q13的源极分别与变压器50的输入侧连接。

在本实施例中，Mos管Q13的源极与隔离芯片IC3连接，且Mos管Q13的源极与Mos管Q13的栅极之间连接有电阻R107。Mos管Q13的漏极与输入电压器件连接，该输入电压器件的电压可以为但不局限于DC700-750V。

另外，隔离芯片IC3的VCC1端脚和VCC2端脚还连接有电源，该电源依序通过电阻R80、二极管D8与隔离芯片IC3的VCC2端脚连接，另外，上述的二极管D2还通过电容C70与隔离芯片IC3的GND2端脚。

隔离芯片IC3与控制芯片IC2之间连接有电阻R73，且电阻R73与隔离芯片IC3之间还连接有一端接地的电阻R73A。

借助隔离芯片IC3以及其连接的***电路构成自举升压电路，对控制芯片IC2输出的其中一路驱动信号进行自举升压后，驱动Mos管Q13的导通或截断，实现变压器50的导通或截断。

在一实施例中，请参阅图2，上述的控制芯片IC2与Mos管Q14的栅极之间连接有电阻R84以及二极管D12，Mos管Q14的栅极与Mos管Q14的源极之间连接有放大三极管Q9；该放大三极管Q9的基极与控制芯片IC2连接，Mos管Q14的源极接地。

控制芯片IC2输出另一路驱动信号经过放大三极管Q9放大后，直接驱动Mos管Q14的导通或截断，以达到变压器50的导通或截断。

在一实施例中，请参阅图2，上述的Mos管Q14的栅极与源极之间连接有电阻R108。

在一实施例中，上述的控制芯片IC2与变压器50通过电流检测单元连接。

在一实施例中，请参阅图2，上述的电流检测单元包括依序连接的电阻R77、二极管D7、电阻R87、电容C27以及电容C29；电阻R77与控制芯片IC2连接，电容C29与变压器50的输入侧连接。

在一实施例中，请参阅图2，上述的电阻R77与控制芯片IC2之间还连接有一端接地的电阻R74以及电容C20。

在一实施例中，请参阅图2，上述的二极管D7与电阻R87之间还连接有一端接地的二极管D9。

控制芯片IC2通过电阻分流器或容性的电流传感器等构成的电流检测的那元检测主回路中的电流，以实现电流相关控制。

在一实施例中，上述的控制芯片IC2的LINE端脚通过电容C11接地，控制芯片IC2的LINE端脚与电容C11之间电阻R30，电阻R30还依序连接有电阻R24、电阻R23、电阻R22、电阻R21。

上述的控制芯片IC2还连接有光耦隔离器OP2A，控制芯片IC2的CSS端脚通过电阻RSS1、电阻Rfminl接地，控制芯片IC2的EDLAY端脚分别通过电阻R37、电容C9、电容发Cf1接地，上述的控制芯片IC2的CSS端脚通过电容CSS1接地，上述的控制芯片IC2的Rfmin端脚与电阻Rfminl连接，上述的光耦隔离器OP2A通过电阻Rfmaxl与控制芯片IC2的Rfmin端脚连接，控制芯片IC2的STBY端脚通过电容C4接地，上述的光耦隔离器OP2A与电容C4连接，电容C4与光耦隔离器OP2A之间还连接有电阻R36。

上述的超高压LLC半桥驱动电路工作电压在DC700-750V之间，外加隔离芯片IC3构成的自举升压电路，解决LLC主控芯片耐压不够的问题。

上述的一种超高压LLC半桥驱动电路，通过设置控制单元10、隔离单元20、上开关元件30以及下开关元件40，控制单元10上的自举端脚接地，以关闭控制单元10内部的自举电路，通过控制单元10输出的驱动信号经由隔离单元20进行自举升压后，驱动上开关元件30导通或截断，下开关元件40由控制单元10直接驱动，实现体积小，且确保性能，耐压可达到DC700-750V的输入电压要求。

在一实施例中，还提供了一种超高压LLC半桥驱动电路的工作方法，包括：

控制单元10的自举端脚接地，以关闭控制单元10的内部自举功能；

控制单元10输出驱动信号，并将驱动信号一分为二；

隔离单元20对其中一路驱动信号进行自举升压，以得到处理后的信号；

上开关元件30根据处理后的信号进行导通或截断；

下开关元件40根据另一路驱动信号进行导通或截断；

利用上开关元件30和下开关元件40的导通或截断实现变压器50的导通或截断。

需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述一种超高压LLC半桥驱动电路的工作方法的具体实现过程，可以参考前述一种超高压LLC半桥驱动电路实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种超高压LLC半桥驱动电路，其特征在于，包括控制单元、隔离单元、上开关元件以及下开关元件；所述上开关元件以及下开关元件分别连接变压器；所述控制单元上设有自举端脚，所述自举端脚接地；其中，所述控制单元，用于输出驱动信号，并将驱动信号一分为二；所述隔离单元，用于对其中一路驱动信号进行自举升压，以得到处理后的信号；所述上开关元件，用于根据处理后的信号进行导通或截断；所述下开关元件，用于根据另一路驱动信号进行导通或截断。

2.根据权利要求1所述的一种超高压LLC半桥驱动电路，其特征在于，所述控制单元包括控制芯片IC2。

3.根据权利要求2所述的一种超高压LLC半桥驱动电路，其特征在于，所述隔离单元包括隔离芯片IC3。

4.根据权利要求3所述的一种超高压LLC半桥驱动电路，其特征在于，所述上开关元件包括Mos管Q13，所述下开关元件包括Mos管Q14，所述Mos管Q13的栅极与所述隔离芯片IC3连接，所述Mos管Q14的栅极与所述控制芯片IC2连接，所述Mos管Q14的漏极以及所述Mos管Q13的源极分别与所述变压器的输入侧连接。

5.根据权利要求4所述的一种超高压LLC半桥驱动电路，其特征在于，所述控制芯片IC2与所述Mos管Q14的栅极之间连接有电阻R84以及二极管D12，所述Mos管Q14的栅极与所述Mos管Q14的源极之间连接有放大三极管Q9；该放大三极管Q9的基极与所述控制芯片IC2连接，所述Mos管Q14的源极接地。

6.根据权利要求5所述的一种超高压LLC半桥驱动电路，其特征在于，所述控制芯片IC2与所述变压器通过电流检测单元连接。

7.根据权利要求6所述的一种超高压LLC半桥驱动电路，其特征在于，所述电流检测单元包括依序连接的电阻R77、二极管D7、电阻R87、电容C27以及电容C29；所述电阻R77与所述控制芯片IC2连接，所述电容C29与所述变压器的输入侧连接。

8.根据权利要求7所述的一种超高压LLC半桥驱动电路，其特征在于，所述电阻R77与所述控制芯片IC2之间还连接有一端接地的电阻R74以及电容C20。

9.根据权利要求8所述的一种超高压LLC半桥驱动电路，其特征在于，所述二极管D7与电阻R87之间还连接有一端接地的二极管D9。

10.一种超高压LLC半桥驱动电路的工作方法，其特征在于，包括：

控制单元的自举端脚接地，以关闭控制单元的内部自举功能；

控制单元输出驱动信号，并将驱动信号一分为二；

隔离单元对其中一路驱动信号进行自举升压，以得到处理后的信号；

上开关元件根据处理后的信号进行导通或截断；

下开关元件根据另一路驱动信号进行导通或截断；

利用上开关元件和下开关元件的导通或截断实现变压器的导通或截断。

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