基于mcu控制的半桥llc谐振转换器的数字电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种基于MCU控制的半桥LLC谐振转换器的数字电源，包括电源模块、控制模块和LLC谐振转换模块，LLC谐振转换模块包括谐振网络和电源变换器，电源模块的输入端接外接电源，电源模块的输出端分别接控制模块和谐振网络的输入端，谐振网络的输出端连接电源变换器的输入端，谐振网络通过上桥、下桥与控制模块电连接，电源变换器的输出端分别连接有整流上桥和整流下桥，整流上桥、整流下桥均与控制模块电连接。本实用新型具有更高的可靠性和智能性，成本低廉，可以对电压、电流、温度、待机检测误差等进行监控和精确的数字校正，工作效率高，能耗低。
【专利说明】基于MCU控制的半桥LLC谐振转换器的数字电源
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种数字电源，尤其是指一种基于MCU控制的半桥LLC谐振转换器的数字电源。
【背景技术】
[0002]随着我国电力电子技术的快速发展，开关电源也朝着高频化、高功率密度、高功率因素、高效率、高可靠性和高智能化方向发展，很多模拟开关电源设计方案存在的不足日益突出，特别是大功率高效率的通信电源和大功率音频功放电源的应用方面，模拟开关电源显得有心无力。
实用新型内容
[0003]为了解决现有电源多采用模拟电源而效率和可靠性较低的问题，本实用新型提出了一种基于MCU控制的半桥LLC谐振转换器的数字电源，具有更高的可靠性和智能性，工作效率很高，且能耗低。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是:一种基于MCU控制的半桥LLC谐振转换器的数字电源，包括电源模块、控制模块和LLC谐振转换模块，所述的LLC谐振转换模块包括谐振网络和电源变换器，所述电源模块的输入端接外接电源，电源模块的输出端分别接控制模块和谐振网络的输入端，所述谐振网络的输出端连接电源变换器的输入端，谐振网络通过上桥、下桥与控制模块电连接，所述电源变换器的输出端分别连接有整流上桥和整流下桥，所述的整流上桥、整流下桥均与控制模块电连接。
[0005]本实用新型在系统设计上，采用线路电平控制LLC谐振转换器的数字电源实施方案，上下半桥的方式，LLC谐振转换器基于高性能MCU微控制器，通过控制PWM占空比、死区实时调节、频率控制以及维持不同安全运行区的自适应阈值，可以响应瞬间高功率的输出，而成本低廉，快速、灵活。当存在有源负载时，可利用各种系数对电压补偿器进行微调，同时使用编程软启动/停止功能可以避免产生浪涌电流，并降低有效噪声。本实用新型具有更高的可靠性和智能性，且编程软瞬态选项可限制转换速率，从而使电源输出维持规定的基准电压水平；软启动/停止功能可以避免出现浪涌电流，并降低有效噪声；可用于无线音乐播放器，具有很高的工作效率，且能耗低。
[0006]作为优选，所述的电源模块包括依次电连接的EMI电路、整流电路和PFC电路，所述EMI电路的输入端接外接电源，PFC电路的输出端接LLC谐振转换模块、控制模块。
[0007]作为优选，所述的电源模块还包括辅助电源，所述的辅助电源与PFC电路的输出端电连接。辅助电源输出5.1V电压，可作为低压电路的源。
[0008]作为优选，所述的控制模块包括MCU控制电路、PFC反馈电路、逆变电路和驱动电路，所述的MCU控制电路分别与PFC反馈电路、逆变电路和驱动电路电连接，PFC反馈电路与PFC电路的输出端电连接，逆变电路与上桥、下桥电连接，驱动电路分别连接整流上桥、整流下桥。
[0009]作为进一步的优选，所述的控制模块连接有电压检测电路，所述的电压检测电路与控制模块电连接，电压检测电路与整流上桥、整流下桥电连接。电压检测电路用于检测整流上桥、整流下桥输出的电压值，并反馈给MCU控制电路。
[0010]作为进一步的优选，所述的控制模块连接有温度检测电路，所述的温度检测电路与控制模块电连接。温度检测电路为基于温度传感器的模块电路，用于检测本实用新型的内部温度，并反馈给MCU控制电路。
[0011]作为进一步的优选，所述的控制模块连接有待机检测电路，所述的待机检测电路与控制模块电连接。待机检测电路用于检测本实用新型待机时的各项电量参数，并反馈给MCU控制电路。
[0012]作为进一步的优选，所述的控制模块连接有报警电路，所述的报警电路与控制模块电连接。当电压检测电路、温度检测电路或待机检测电路检测到的数据异常时，报警电路在MCU控制电路控制下进行声音或灯光或声光结合的报警。
[0013]本实用新型的有益效果是:具有更高的可靠性和智能性，成本低廉，可以对电压、电流、温度、待机检测误差等进行监控和精确的数字校正，工作效率很高，能耗低。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的一种结构示意图。
[0015]图中，1-电源模块，2-控制模块，3-LLC谐振转换模块，11-EMI电路，12-整流电路，13-PFC电路，14-辅助电源，21-MCU控制电路，22-PFC反馈电路，23-逆变电路，24-驱动电路，25-电压检测电路，26-温度检测电路，27-待机检测电路，28-警告电路，31-谐振网络，32-电源变换器，33-整流上桥，34-整流下桥，35-上桥，36-下桥。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0017]如图1所示，一种基于MCU控制的半桥LLC谐振转换器的数字电源，包括电源模块1、控制模块2和LLC谐振转换模块3，控制模块2和LLC谐振转换模块3分别与电源模块1电连接。
[0018]电源模块1包括依次电连接的EMI电路11、整流电路12和PFC电路13及辅助电源14，EMI电路11的输入端接外接电源，PFC电路13的输出端接LLC谐振转换模块3和控制模块2。EMI电路11为由串联电抗器和并联电容器组成的低通滤波电路，用于交流输入端的滤波；整流电路12将输入的交流电整流；PFC电路13为功率因数校正电路，使输入电流跟随输入电压，达到功率因数接近于1的目的，用于减少谐波污染，常用于UPS电源；辅助电源14输出5.1V电压，可作为低压电路的源。
[0019]LLC谐振转换模块3包括谐振网络31和电源变换器32，谐振网络31的输入端连接PFC电路13的输出端，谐振网络31的输出端连接电源变换器32的输入端，谐振网络31连接有上桥35和下桥36，电源变换器32的输出端分别连接有整流上桥33和整流下桥34，整流上桥33和整流下桥34的输出即为本实用新型的输出，为34V数字电源输出。
[0020]控制模块2包括MCU控制电路21、PFC反馈电路22、逆变电路23、驱动电路24、电压检测电路25、温度检测电路26、待机检测电路27和警告电路28，PFC反馈电路22的一端、逆变电路23的一端、驱动电路24的一端、电压检测电路25、温度检测电路26、待机检测电路27和警告电路28分别与MCU控制电路21电连接，PFC反馈电路22的另一端与PFC电路13的输出端电连接，逆变电路23的另一端连接上桥35、下桥36，驱动电路24的另一端与LLC谐振转换模块3的整流上桥33、整流下桥34分别电路连接。
[0021]MCU控制电路21为基于高性能MCU微控制器的电路。MCU控制电路21具有调节频率、控制PWM占空比和死区的功能，进而提高总系统的工作效率。MCU控制电路21输出的脉冲信号通过逆变电路23进行放大并调整输出频率并将放大的脉冲信号转换成高频的交流电能，从而驱动LLC谐振转换模块3，同时MCU控制电路21输出的脉冲信号通过驱动电路24进行放大并调整输出频率，作为整流上桥33、整流下桥34的偏置电压，MCU控制电路21连接PFC反馈电路22为PFC电路13功率校正提供反馈电压信号。
[0022]MCU控制电路21同时与电压检测电路25、温度检测电路26、待机检测电路27、报警电路28连接，通过检测误差进而达到精确的数字校正。电压检测电路25用于检测整流上桥33、整流下桥34输出的电压值，并反馈给MCU控制电路21。温度检测电路26为基于温度传感器的模块电路，用于检测内部温度，并反馈给MCU控制电路21。待机检测电路27用于检测本实用新型待机时的各项电量参数，并反馈给MCU控制电路21。当电压检测电路25、温度检测电路26或待机检测电路27检测到的数据异常时，报警电路28在MCU控制电路21控制下进行声音或灯光或声光结合的报警。
[0023]LLC谐振转换模块3在整个负载范围内都工作在ZVS (zero voltage switching,零电压开关)下，具有很高的工作效率，且工作频率比较窄。LLC谐波转化模块的初级端所用的开关电压被钳位在输入电压上，而输出端的两个二极管的电压始终为中心抽头变压器输出电压的两倍。LLC谐振转换模块3主要由MCU控制电路21以50%的占空比交替为上桥35和下桥36提供门电压信号，通入谐振网络31的输入端，谐振网络31的输出端接电源变换器32调节输出获取相应的输出电压，输出电压通过整流上桥33和整流下桥34交替导通获取直流电压输出。
[0024]以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于MCU控制的半桥LLC谐振转换器的数字电源,其特征在于:包括电源模块、控制模块和LLC谐振转换模块，所述的LLC谐振转换模块包括谐振网络和电源变换器，所述电源模块的输入端接外接电源，电源模块的输出端分别接控制模块和谐振网络的输入端，所述谐振网络的输出端连接电源变换器的输入端，谐振网络通过上桥、下桥与控制模块电连接，所述电源变换器的输出端分别连接有整流上桥和整流下桥，所述的整流上桥、整流下桥均与控制模块电连接。
2.根据权利要求1所述的基于MCU控制的半桥LLC谐振转换器的数字电源，其特征在于:所述的电源模块包括依次电连接的EMI电路、整流电路和PFC电路，所述EMI电路的输入端接外接电源，PFC电路的输出端接LLC谐振转换模块、控制模块。
3.根据权利要求2所述的基于MCU控制的半桥LLC谐振转换器的数字电源，其特征在于:所述的电源模块还包括辅助电源，所述的辅助电源与PFC电路的输出端电连接。
4.根据权利要求2所述的基于MCU控制的半桥LLC谐振转换器的数字电源，其特征在于:所述的控制模块包括MCU控制电路、PFC反馈电路、逆变电路和驱动电路，所述的MCU控制电路分别与PFC反馈电路、逆变电路和驱动电路电连接，PFC反馈电路与PFC电路的输出端电连接，逆变电路与上桥、下桥电连接，驱动电路分别连接整流上桥、整流下桥。
5.根据权利要求4所述的基于MCU控制的半桥LLC谐振转换器的数字电源，其特征在于:所述的控制模块连接有电压检测电路，所述的电压检测电路与控制模块电连接，电压检测电路与整流上桥、整流下桥电连接。
6.根据权利要求4所述的基于MCU控制的半桥LLC谐振转换器的数字电源，其特征在于:所述的控制模块连接有温度检测电路，所述的温度检测电路与控制模块电连接。
7.根据权利要求4所述的基于MCU控制的半桥LLC谐振转换器的数字电源，其特征在于:所述的控制模块连接有待机检测电路，所述的待机检测电路与控制模块电连接。
8.根据权利要求5或6或7所述的基于MCU控制的半桥LLC谐振转换器的数字电源，其特征在于:所述的控制模块连接有报警电路，所述的报警电路与控制模块电连接。
【文档编号】H02M7/04GK204046451SQ201420536269
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】曹桂海, 陶益峰 申请人:杭州罗孚音响有限公司