一种谐振电流检测电路的制作方法

本发明涉及电能变换，且特别是有关于一种谐振电流检测电路。

背景技术：

1、随着电子设备功能与性能的不断提升，对为其供电的电源设备的要求也越来越高，具体有高功率密度、高效率、高动态、高可靠性等要求。为了满足这些需求，电源设计时需要采用高动态特性的控制方式。为此，在电源模块中需要加入电流信号作为控制电路和保护电路的输入信号，对电源进行控制，使得电路工作更加稳定可靠。为了使用电路中的电流信号进行控制，需要对电流进行采样。

2、对于谐振电路而言，采样电路中的谐振电流进行控制，对于整个电路的运行十分重要。常用的谐振电流检测电路有外加电阻检测电路、电感直流电阻检测电路（dcr检测电路）和电容分流检测电路等。

3、下面以llc半桥谐振电路为例，介绍以上三种常用的谐振电流检测电路。

4、如图1所示，外加电阻检测电路是在llc半桥谐振电路的原边串联一个电阻r1，通过一个运算放大器a1对电阻r1两端的电压进行比例放大，由于流过电阻r1的电流即为谐振电流 ilr，则电阻r1两端的电压为：

5、，

6、根据上述公式可以求出谐振电流 ilr。然而，外加的电阻r1会带来额外的损耗，降低系统效率。为了减小损耗，电阻r1通常取值较小，因此，检测到的信号也较小，易受开关噪声的影响，从而影响检测的精度。

7、如图2所示，电感直流电阻检测电路是利用谐振电感lr的寄生电阻rlr采样电流信息，在谐振电感lr和寄生电阻rlr两端并联一组串联的rc支路，根据并联电路电压相等以及分压原理可以得到电容c1两端的电压如下：

8、，

9、，

10、调节电阻r2和电容c1的取值，使得lr/rlr= r2c1，则上式可化简为

11、，

12、由此，通过一个运算放大器a2对电容c1两端的电压进行放大，可以检测出谐振电流 ilr。然而，在实际应用中，由于谐振电感lr和寄生电阻rlr随着工艺、温度及老化等因素影响会发生改变，而电感直流电阻检测电路只有在lr/rlr= r2c1的条件下，才能准确检测到电流，否则采样精度将受到较大影响。同时，该检测电路需要较多的外围分离器件，如电阻r2、电容c1，有时为了调节电流采样电阻，还会在电容c1上并联一组分压电阻，因此，会降低系统的功率密度。此外，由于寄生电阻rlr较小，谐振电流 ilr流过寄生电阻rlr上产生的压降只有几十毫伏，而且该信号还是以开关频率工作的纹波信号，因此需要一个高精度、高带宽运算放大器进行采样后才能用于电流模式控制和过流保护，此外运算放大器的输入端需要承受高共模电压，以上各项都增加了设计的难度和成本，不利于提升功率密度和控制成本。

13、如图3所示，电容分流检测电路是在谐振电容cr两端并联一组串联的rc支路，对流经谐振电容cr的谐振电流 ilr进行分流，得到与谐振电流 ilr同相位的微弱电流信号，然后接入放大电路。电阻r3两端电压如下：

14、，

15、当c2r3 <<tsw时，上式可简化为：

16、，

17、当选取合适的电阻r3、电容c2时，根据电阻r3两端的电压可以检测出谐振电流 ilr。然而，在实际工作过程中，开关频率会随着输入电压和负载电流不断调整，在开关频率较高时，式中变得不可忽略，由此带来采样系数变化，并且采样信号和实际的谐振电流之间会有相位差，采样精确性会大大降低。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种谐振电流检测电路。

2、为达到上述目的，本发明技术方案是：

3、一种谐振电流检测电路，用于检测谐振电路的谐振电流，所述谐振电路包括谐振电感与谐振电容，包括第一运算放大器、第一电容与第一电阻，所述谐振电容的第一端连接所述第一运算放大器的输入正端，所述第一电容的第一端连接所述谐振电容的第二端，所述第一电容的第二端连接所述第一运算放大器的输入负端，所述第一电阻的第一端连接所述第一运算放大器的输入负端，所述第一电阻的第二端连接所述第一运算放大器的输出端。

4、进一步地，上述一种谐振电流检测电路，还包括第二电容与第二电阻，所述谐振电容的第一端经过所述第二电容连接所述第一运算放大器的输入正端，所述第二电阻的第一端接地，所述第二电阻的第二端连接所述第一运算放大器的输入正端。

5、进一步地，所述第一电容的值等于所述第二电容的值。

6、进一步地，所述第一电阻的值等于所述第二电阻的值。

7、进一步地，上述一种谐振电流检测电路，还包括第一直流电压，所述第一直流电压的正极连接所述第二电阻的第一端，所述第一直流电压的负极接地。

8、进一步地，上述一种谐振电流检测电路，还包括第三电阻，所述第三电阻的第一端连接所述谐振电容的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述第一运算放大器的输入正端。

9、本发明的一具体实施例中，上述谐振电路包括第一开关、第二开关、谐振电感、谐振电容、变压器、第一二极管、第二二极管与第三电容，所述第一开关的源极连接所述第二开关的漏极，所述第二开关的源极接地，所述谐振电感、所述谐振电容、所述变压器的原边绕组串联后并联在所述第一开关的源极与地之间，所述变压器的第一副边绕组的第一端连接所述第一二极管的阳极，所述变压器的第一副边绕组的第二端连接所述变压器的第二副边绕组的第一端，所述变压器的第二副边绕组的第二端连接所述第二二极管的阳极，所述第一二极管的阴极连接所述第二二极管的阴极，所述第一二极管的阴极与所述变压器的第一副边绕组的第二端之间并联所述第三电容。

10、进一步地，所述第一开关的漏极连接输入电压的正极，所述第二开关的源极连接输入电压的负极。

11、进一步地，所述第一开关的源极连接所述谐振电感的第一端，所述谐振电感的第二端连接所述变压器的原边绕组的第一端，所述变压器的原边绕组的第二端连接所述谐振电容的第二端，所述谐振电容的第一端连接所述第二开关的源极。

12、进一步地，所述第一开关的源极连接所述谐振电容的第一端，所述谐振电容的第二端连接所述谐振电感的第一端，所述谐振电感的第二端连接所述变压器的原边绕组的第一端，所述变压器的原边绕组的第二端连接所述第二开关的源极。

13、有益效果，本发明一种谐振电流检测电路，只需要对谐振电容上的电压进行采样，不会带来额外的损耗，所需的外围器件较少，有助于提升系统的效率和功率密度；能精准采样原边谐振电流，有利于电流控制和快速保护；所需的外围器件均较为常见，实际应用中有助于设计和成本控制；相比于传统的电容分流检测，实现了采样系数和开关频率的解耦；在任何开关频率下，rc的取值不会给采样信号和谐振电流之间带来相位差，且采样系数保持不变。

14、为让发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。