谐振软开关变换器装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种谐振软开关变换器装置。传统的线性电源和硬开关电源由于体积大、成本高、效率低，不能满足高效节能的要求。本实用新型组成包括：壳体（ 7 ），所述的壳体内部安装有辅助电源（ 1 ），所述的辅助电源与控制电路（ 2 ）连接，所述的控制电路与 LLC 半桥谐振 变换器（ 3 ）连接，所述的 LLC 半桥谐振 变换器分别与欠压过压保护电路（ 4 ）、输出电压取样电路（ 5 ）、过流保护电路（ 6 ）连接，所述的欠压过压保护电路、所述的输出电压取样电路、所述的过流保护电路分别与所述的控制电路连接。本实用新型用于谐振软开关变换器装置。
【专利说明】谐振软开关变换器装置
[0001]【技术领域】:
[0002]本实用新型涉及一种谐振软开关变换器装置。
[0003]【背景技术】:
[0004]目前，传统的线性电源体积大、成本高、效率低，大量使用的硬开关电源体积和成本有所降低，效率也有所提高，移相全桥变换器效率高，但无法在全范围内实现软开关，串联谐振变换器空载不可调，并联谐振变换器谐振环路内的开关损耗较大，串并联谐振变换器负载变化时频率变化幅度小，LCC谐振变换器不能对宽范围输入电压的高压端进行优化。因此急需一种输入电压范围宽、全电压范围内实现软开关、空载可调、动态响应速度快、高效率、高功率密度的谐振软开关变换器装置。
[0005]实用新型内容:
[0006]本实用新型的目的是提供一种谐振软开关变换器装置。
[0007]上述的目的通过以下的技术方案实现:
[0008]一种谐振软开关变换器装置，其组成包括:壳体，所述的壳体内部安装有辅助电源，所述的辅助电源与控制电路连接，所述的控制电路与LLC半桥谐振变换器连接，所述的LLC半桥谐振变换器分别与欠压过压保护电路、输出电压取样电路、过流保护电路连接，所述的欠压过压保护电路、所述的输出电压取样电路、所述的过流保护电路分别与所述的控制电路连接。
[0009]所述的谐振软开关变换器装置，所述的辅助电源采用离线反激式拓扑结构，核心控制芯片为TI公司的具有初级侧稳压和恒定电流控制功能的UCC28910，共模电感采用UU10.5磁芯漆包线绕制91匝制作而成，整流桥采用KBP210，高频变压器采用铁氧体磁芯EE25漆包线绕制而成。
[0010]所述的谐振软开关变换器装置，所述的控制电路的芯片采用ST公司半桥谐振调频芯片L6599N，所述的LLC半桥谐振变换器的场效应管MOSFET采用英飞凌公司的20N605S，所述的LLC半桥谐振变换器的漏感采用铁硅铝磁环39.9X24.1X14.5漆包线绕制，所述的LLC半桥谐振变换器的高频变压器采用铁氧体磁芯EE42漆包线绕制，所述的LLC半桥谐振变换器的整流二极管采用63CPQ100，所述的输出电压取样电路采用稳压器TL431和光耦PC817。
[0011]有益效果:
[0012]1.本实用新型的是动态响应快、抗噪声能力强、高效率、高功率密度的谐振软开关变换器装置，满足大中功率场合的用电设备的要求。
[0013]2.本实用新型的辅助电源芯片UCC28910采用初级侧反馈稳压模式，在无需光耦合器输出稳压的情况下兼有恒流控制的特点，同时，具有超低的待机功耗和高功率密度。
[0014]3.本实用新型的控制电路芯片L6599N，内部插入固定死区时间，工作在50%互补性占空比下，能够保障软开关的实现，支持开关频率达到500kHz，为了采用自举方法驱动上桥臂开关，内部整合了一个能够承受600V以上电压的高压浮动结构和一个同步驱动式高压横向双扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件，节省了一个外部快速恢复自举二极管，同时，具有过压、过热、过流、低功耗、非线性软启动的特点。
[0015]4.本实用新型的LLC半桥谐振变换器在零到全负载范围内具有零电压开关ZVS功能，副边二极管实现零电流开关ZCS功能；变换器的磁性器件能很容易的集成到一颗磁芯上，并且变压器的励磁电感和漏感也能被利用；在输入电压和负载变化范围都很大的情况下，有良好的电压调节特性。
[0016]【专利附图】
【附图说明】:
[0017]附图1是本实用新型的结构示意图。
[0018]附图2是本实用新型的辅助电源电路原理图。
[0019]附图3是本实用新型的控制电路原理图。
[0020]附图4是本实用新型的LLC半桥谐振变换器电路原理图。
[0021]附图5是本实用新型的输出电压取样电路原理图。
[0022]附图6是本实用新型的欠压过压保护电路和过流保护电路原理图。
[0023]【具体实施方式】:
[0024]实施例1:
[0025]一种谐振软开关变换器装置，其组成包括:壳体7，所述的壳体内部安装有辅助电源I，所述的辅助电源与控制电路2连接，所述的控制电路与LLC半桥谐振变换器3连接，所述的LLC半桥谐振变换器分别与欠压过压保护电路4、输出电压取样电路5、过流保护电路连接6，所述的欠压过压保护电路、所述的输出电压取样电路、所述的过流保护电路分别与所述的控制电路连接。
[0026]实施例2:
[0027]根据实施例1所述的谐振软开关变换器装置，所述的辅助电源采用离线反激式拓扑结构，核心控制芯片为TI公司的具有初级侧稳压和恒定电流控制功能的UCC28910，共模电感采用UU10.5磁芯漆包线绕制91匝制作而成，整流桥采用KBP210，高频变压器采用铁氧体磁芯EE25漆包线绕制而成。
[0028]实施例3:
[0029]根据实施例1或2所述的谐振软开关变换器装置，所述的控制电路的芯片采用ST公司半桥谐振调频芯片L6599N，所述的LLC半桥谐振变换器的场效应管MOSFET采用英飞凌公司的20N605S，所述的LLC半桥谐振变换器的漏感采用铁硅铝磁环39.9 X 24.1 X 14.5漆包线绕制，所述的LLC半桥谐振变换器的高频变压器采用铁氧体磁芯EE42漆包线绕制，所述的LLC半桥谐振变换器的整流二极管采用63CPQ100，所述的输出电压取样电路采用稳压器TL431和光耦PC817。
[0030]实施例4:
[0031]根据实施例1或2或3所述的谐振软开关变换器装置，所述的谐振软开关变换器装置，所有电路都用导线连接，各图间相同名称标号的表示连接在一起；85V165VAC的交流电压作为所述的辅助电源I的输入，所述的辅助电源的输出+12V连接控制电路2，所述的控制电路连接LLC半桥谐振变换器3，+400V的直流电压作为LLC半桥谐振变换器的输入，所述的LLC半桥谐振变换器的输入连接欠压过压保护电路4，所述的LLC半桥谐振变换器的输出+24V连接输出电压取样电路5，所述的LLC半桥谐振变换器内部FI连接过流保护电路6，所述的欠压过压保护电路、输出电压取样电路、过流保护电路分别连接控制电路。如图1所示。
[0032]所述的辅助电源采用具有初级侧稳压和恒定电流控制的反激式拓扑结构，85V?265VAC的交流电压作为输入，电容Cl抑制差模信号干扰，电感LI抑制共模信号干扰，交流电压通过整流桥DB和电容C2转变为+300V的直流电压，+300V的直流电压经过高频变压器T转变为+12V的直流电压，高频变压器T采用铁氧体磁芯EE25漆包线绕制原边116匝，副边17胆，UUC28910供电绕组20匝，R3、C3、Dl共同组成缓冲网络，防止UCC28910的8脚电压过高击穿，Rl起到恒流控制作用，R4、R5分压接入UCC28910的5脚作为稳定输出电压的反馈信号。如图2所示。
[0033]所述的辅助电源的输出+12V作为L6599N的供电电源，C7、R8共同决定软启动的最高工作频率，C8、R9设置过载电流的最长持续时间，C9、R7共同设置L6599N内部振荡器的最低工作频率，R10、C9、R7共同设置L6599N内部振荡器的最高工作频率，L6599N的6脚ISEN为过流检测输入端，此脚电压低于0.75V振荡器停止工作，L6599N的7脚为过压欠压检测输入端，L6599N的11脚DRL和15脚HVG分别作为LLC半桥谐振变换器的下管和上管的驱动信号。如图3所示。
[0034]直流+400V电压作为所述的LLC半桥谐振变换器的输入，直流电压+24V作为LLC半桥谐振变换器的输出；LLC半桥谐振变换器的漏感L2为铁硅铝磁环漆包线绕制18匝制作而成，高频变压器Tl为铁氧体磁芯EE42漆包线绕制而成，原边28匝，副边为中心带抽头的10匝，C14、R16吸收场效应管Ql的电压尖峰；D4、D5起到快速关断的作用，R12、R14起到限制场效应管Ql、Q2栅极驱动电路寄生电感和寄生电容的上升时间和阻尼震荡，R13、R15起放电作用，防止场效应管Ql、Q2无意触发开通。如图4所示。
[0035]+24V为所述的LLC半桥谐振变换器的输出电压，+24V的电压经过R19、R20、R21分压后与稳压器TL431内部的基准电压2.5V进行比较，若输出电压降低，稳压器TL431内部的误差放大器输出将降低，光耦PC817内部的二级管电流将增大，随之光耦PC817内部的三极管电流FB将增大，这样所述的控制电路的L6599N的5脚电压将降低，导致L6599N内部振荡器的振荡频率降低，使输出电压又升高来到到稳压的作用。如图5所示。
[0036]+400V为输入的直流母线电压，该电压通过R22、R23分压，经过C18、R24、C19阻容滤波后接入L6599的7脚LINE，当直流母线电压过高使LINE脚的电压高于6V时启动过压保护，当直流母线电压过低使LINE脚的电压低于1.25V时启动欠压保护。FI为LLC半桥谐振变换器的输入电流检测端，FI脚电压经过电阻分流器在L6599N的6脚ISEN产生的电压超过基准电压1.5V后关闭震荡器的输出启动过流保护。如图6所示。
【权利要求】
1.一种谐振软开关变换器装置，其组成包括:壳体，其特征是:所述的壳体内部安装有辅助电源，所述的辅助电源与控制电路连接，所述的控制电路与LLC半桥谐振变换器连接，所述的LLC半桥谐振变换器分别与欠压过压保护电路、输出电压取样电路、过流保护电路连接，所述的欠压过压保护电路、所述的输出电压取样电路、所述的过流保护电路分别与所述的控制电路连接。
2.根据权利要求1所述的谐振软开关变换器装置，其特征是:所述的辅助电源采用离线反激式拓扑结构，核心控制芯片为TI公司的具有初级侧稳压和恒定电流控制功能的UCC28910，共模电感采用UU10.5磁芯漆包线绕制91匝制作而成，整流桥采用KBP210，高频变压器采用铁氧体磁芯EE25漆包线绕制而成。
3.根据权利要求1所述的谐振软开关变换器装置，其特征是:所述的控制电路的芯片采用ST公司半桥谐振调频芯片L6599N，所述的LLC半桥谐振变换器的场效应管MOSFET采用英飞凌公司的20N605S，所述的LLC半桥谐振变换器的漏感采用铁硅铝磁环.39.9X24.1X 14.5漆包线绕制，所述的LLC半桥谐振变换器的高频变压器采用铁氧体磁芯EE42漆包线绕制，所述的LLC半桥谐振变换器的整流二极管采用63CPQ100，所述的输出电压取样电路采用稳压器TL431和光耦PC817。
【文档编号】H02M3/335GK204131402SQ201420633076
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】邸斌, 董冠杰, 陈戢, 杜冬, 谢毅, 赵春洋 申请人:哈尔滨理工大学