一种降低纹波的谐振控制电路及电源的制作方法

文档序号:15132795发布日期:2018-08-10 14:28阅读:353来源:国知局

本实用新型涉及电源的技术领域,更具体地说,涉及一种降低纹波的谐振控制电路及电源。



背景技术:

传统LLC电路结构组成有四部分,分别为输入部分、开关控制部分、谐振部分以及输出部分,输入部分主要是接收输入电流,开关控制部分主要是控制后续接收的谐振部分的工作频率,其中谐振部分一般由电感、变压器的初级绕组以及电容组成,输出组成用于输出信号。

传统电路的谐振部分的谐振腔电流回路为单路流动,即电流从电感端流入经过初级绕组再从电容接地端流出;或从电容接地端流入经过初级绕组从电感流出;此种工作方式存在回路电流较大,电容的电流纹波较大。使得电容的寿命缩短,导致电源的寿命减小。



技术实现要素:

本实用新型要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种降低纹波的谐振控制电路及电源。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种降低纹波的谐振控制电路,包括:

用于产生第一开关信号和第二开关信号的主控电路;

设置在电源的输入端、用于接收输入信号并产生输入电流的输入电路;

分别与所述输入电路和所述主控电路连接、接收并根据所述第一开关信号导通或关断的第一开关电路;

与所述第一开关电路连接、在所述第一开关电路导通时接收所述输入电流并产生谐振电流的谐振电路;以及分别与所述谐振电路和所述输入电路连接的分流电路;

所述分流电路对所述谐振电流进行分流,并产生反馈电流至所述输入电路以降低输入纹波。

优选地,所述输入电路包括输入电容C6,所述输入电容C6的第一端与所述电源的输入端连接,所述输入电容C6的第二端接地,所述输入电容C6的第一端还与所述第一开关电路连接。

优选地,所述第一开关电路包括第一MOS管,所述第一MOS管的栅极与所述主控电路连接,所述第一MOS管的漏极与所述输入电容C6的第一端连接,所述第一MOS管的源极与所述谐振电路连接。

优选地,所述谐振电路包括谐振电感LS、变压器T的初级绕组N1以及谐振电容C1;

所述谐振电感LS的第一端与所述第一MOS管的源极连接,所述谐振电感LS的第二端与所述变压器T的初级绕组N1的输入端连接,所述变压器T的初级绕组N1的输出端与所述谐振电容C1的第一端连接,所述谐振电容C1的第二端接地。

优选地,还包括:

并联在所述谐振电路的输入端和输出端之间、接收所述第二开关信号,并根据所述第二开关信号导通或关断的第二开关电路;

所述谐振电感LS的第一端为所述谐振电路的输入端,所述谐振电容C1的第二端为所述谐振电路的输出端。

优选地,所述第二开关电路包括第二MOS管,所述第二MOS管的漏极与所述谐振电感LS的第一端连接,所述第二MOS管的漏极与所述谐振电感LS的第一端的连接节点还与所述第一MOS管的源极连接,所述第二MOS管的栅极与所述主控电路连接,所述第二MOS管的源极与所述谐振电容C1的第二端连接并连接至地。

优选地,所述分流电路包括分流电容C4,所述分流电容C4的第一端与所述谐振电容C1的第一端连接,所述分流电容C4的第二端与所述输入电容C6的第一端连接。

优选地,还包括:

连接在电源的输出端、用于产生电源电压的输出整流电路;

所述电源的输出端包括正输出端和负输出端,所述输出整流电路包括第一输出端和第二输出端,其中,所述输出整流电路的第一输出端与所述电源的正输出端连接,所述输出整流电路的第二输出端与所述电源的负输出端连接。

优选地,所述输出整流电路包括输出电路和整流滤波电路;

所述输出电路包括变压器T的第二输出绕组N2和第三输出绕组N3,所述整流滤波电路包括电阻R10、电容C10、二极管D7、电阻R11、电容C11和二极管D7A;

所述第二输出绕组N2的第一端与所述二极管D7的阳极连接,所述二极管D7的阴极与所述电源的正输出端连接,所述电阻R10的第一端与所述二极管D7的正极连接,所述电阻R10的第二端与所述电容C10的第一端连接,所述电容C10的第二端与所述电源的正输出端连接;所述电容C10的第二端与所述二极管D7的阴极为所述输出整流电路的第一输出端;

所述第二输出绕组N2的第二端与所述第三输出绕组N3的第一端连接,所述第二输出绕组N2的第二端与所述第三输出绕组N3的第一端的连接节点与所述电源的负输出端连接,所述第三输出绕组N3的第二端与所述二极管D7A的阳极连接,所述二极管D7A的阴极与所述二极管D7的阴极连接,所述电阻R11的第一端与所述二极管D7A的阳极连接,所述电阻R11的第二端与所述电容C11的第一端连接,所述电容C11的第二端与所述二极管D7A的阴极连接;

所述第二输出绕组N2的第二端和第三输出绕组N3的第一端为所述输出整流电路的第二输出端。

本实用新型还一种电源,包括以上所述的降低纹波的谐振控制电路。

实施本实用新型的降低纹波的谐振控制电路,具有以下有益效果:本实用新型的降低纹波的谐振控制电路可以有效降低电源的纹波,大大延长了电源的使用寿命,还可提高电源的效率,降低损耗、且本电路结构简单、易操作、实现成本低。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明,附图中:

图1是本实用新型降低纹波的谐振控制电路实施例一的结构示意图;

图2是本实用新型降低纹波的谐振控制电路实施例的电路原理图;

图3为传统电路的电流纹波波形图;

图4是本实用新型的电流纹波波形图;

图5是传统电路的纹波电流和电压波形图;

图6是本实用新型的纹波电流和电压波形图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

参阅图1,图1为本实用新型提供的一种降低纹波的谐振控制电路实施例一的结构示意图。本实用新型的降低纹波的谐振控制电路基于LLC拓扑结构的电路设计的,可以应用于照明类电源、LED电源、适配器、充电器、通信电源、逆变器等电源类的产品。

如图1所示,本实施例的降低纹波的谐振控制电路可以包括主控电路、输入电路10、第一开关电路20、谐振电路30以及分别与谐振电路30和输入电路10连接分流电路40。输入电路10设置在电源的输入端、用于接收输入信号并产生输入电流;第一开关电路20,分别与输入电路10和主控电路连接、接收并根据第一开关信号导通或关断;谐振电路30与第一开关电路20连接、在第一开关电路20导通时接收输入电流并产生谐振电流的谐振电路30;分流电路40对谐振电流进行分流,并产生反馈电流至输入电路10以降低输入纹波。

具体的,主控电路(未图示),设置在电源的初级侧,可以产生分别产生第一开关信号和第二开关信号,具体的,主控电路包括第一控制端和第二控制端,通过第一控制端输出第一开关信号,通过第二控制端输出第二开关信号。其中,主控电路可以包括电源IC,第一开关信号和第二开关信号由电源IC产生。第一开关信号和第二开关信号均为PWM信号,可用于调节谐振电路30的谐振腔的工作频率。

输入电路10,可以包括输入电容C6,输入电容C6的第一端与电源的输入端连接,输入电容C6的第二端接地,输入电容C6的第一端还与第一开关电路20连接。可以理解地,输入电容C6主要在电源通电时,接入输入信号并进行充电,在充电结束开始放电,并从其第一端输出放电电流,该放电电流为输入电流,该输入电流为交流电流。

可选的,输入电容C6可以为电解电容。

第一开关电路20,分别与主控电路和输入电路10连接,根据主控电路输出的第一开关信号导通或关断,进而调节后级接入的谐振电路30的工作频率。

作为选择,本实施例的第一开关电路20可以包括第一MOS管,第一MOS管的栅极与主控电路连接(具体为与主控电路的第一控制端连接),第一MOS管的漏极与输入电容C6的第一端连接,第一MOS管的源极与谐振电路30连接。具体的,当第一MOS管的栅极所接收到的开关信号为高电平信号时,第一MOS管导通,第一MOS管的漏极与源极接通,输入电容C6的第一端输出的输入电流通过第一MOS管的漏极和源极流至谐振电路30。

进一步地,为了降低第一MOS管的寄生电容所产生的干扰信号,在第一MOS管的漏极与源极之间还可并联一个电容,通过该电容减小第一MOS管的寄生电容的干扰信号,使电路的信号更加稳定。可选的,所并联的电容可以为贴片电容。

进一步地,本实施例的降低纹波的谐振控制电路还可以包括第二开关电路50,其中,第二开关电路50并联在谐振电路30的输入端和输出端之间、用于接收主控电路提供的第二开关信号,并根据该第二开关信号导通或关断。其中,主控电路通过第一开关信号控制第一开关电路20导通时,同时通过第二开关信号控制第二开关电路50关断;或者主控电路通过第一开关信号控制第一开关电路20关断时,同时通过第二开关信号控制第二开关电路50导通。由此可知,第一开关电路20和第二开关电路50不会同时导通也不会同时关断,且通过第一开关电路20和第二开关电路50的导通和关断协同作用,可稳定地控制谐振电路30的工作频率,以调节电源的输出电流。

作为选择,本实施例的第二开关电路50可以包括第二MOS管,第二MOS管的漏极与谐振电感LS的第一端连接,第二MOS管的漏极与谐振电感LS的第一端的连接节点还与第一MOS管的源极连接,第二MOS管的栅极与主控电路连接(具体为与主控电路的第二控制端连接),第二MOS管的源极与谐振电容C1的第二端连接并连接至地。其中,谐振电感LS的第一端为谐振电路30的输入端,谐振电容C1的第二端为谐振电路30的输出端。

谐振电路30,在第一开关电路20导通且第二开关电路50关断时导通,即此时,输入电容产生的输入电流经第一MOS管的漏极和源极后,由于第二MOS管关断,因此,输入电流直流流入谐振电路30,通过谐振电路30的谐振作用产生谐振电流。

可选的,本实施例的谐振电路30可以包括谐振电感LS、变压器T的初级绕组N1以及谐振电容C1。谐振电感LS的第一端与第一MOS管的源极连接,谐振电感LS的第二端与变压器T的初级绕组N1的输入端连接,变压器T的初级绕组N1的输出端与谐振电容C1的第一端连接,谐振电容C1的第二端接地。

其中,谐振电感LS与变压器T的初级绕组N1组成串联谐振回路,串联谐振回路产生的谐振电流经谐振电容C1时产生分流,即一部分电流通过谐振电容C1流回地线,另一部分通过分流电路40分流后形成反馈电流,该反馈电流流回电源的输入端。

分流电路40,分别与谐振电路30和输入电路10连接,具体为分流电路40的输入端与谐振电路30连接,分流电路40的输出端与输入电路10连接,用于对谐振电流进行分流产生反馈电流,并将反馈电流返回至输入电路10。通过增加分流电路40对谐振电路30的谐振电流进行分流,并将所产生的反馈电流返回至输入电路10,可以使电源的输入端流出输入电容C6的电流纹波与分流电路40返回的电流纹波相互叠加,进面使总的电流纹波幅度减小,同时可使电流纹波的频率增加。

作为选择,本实施例的分流电路40可以包括分流电容C4。其中,分流电容C4的电容值可根据电源要求以及所需要降低的纹波大小确定。本实用新型不作具体限定。例如,分流电容C4的电容值可以与谐振电容C1的电容值相同,也可以不同。当分流电容C4的电容值与谐振电容C1的电容值相同时,此时所能降低的纹波为原始的一倍,即可使电流纹波幅度降低为原始的一半,同时电流纹波的频率变为两倍。

由此可见,增加分流电容C4对电路中电容的电流纹波可以起到明显的改善作用,当分流电容C4与谐振电容C1的电容值相同时,可以将原来传统的电容的电流纹波幅度减小一半,大大提升了电容的使用寿命,进而延长电源的使用寿命,在延长电源的使用寿命的同时,还可以提高电源的效率,谐振电容C1和分流电容C4的寄生电阻并联也可比传统的只有一颗谐振电容C1所产生的损耗更小,即可以降低损耗。

具体的,在本实施例中,分流电容C4的第一端与谐振电容C1的第一端连接,分流电容C4的第二端与输入电容C6的第一端连接。

可选的,本实施例的降低纹波的谐振控制电路还可以包括输出整流电路60,该输出整流电路60连接在电源的输出端、用于产生电源电压的输出整流电路60。

具体地,电源的输出端包括正输出端和负输出端,输出整流电路60包括第一输出端和第二输出端,其中,输出整流电路60的第一输出端与电源的正输出端连接,输出整流电路60的第二输出端与电源的负输出端连接。

进一步地,输出整流电路60包括输出电路601和整流滤波电路602。

输出电路601包括变压器T的第二输出绕组N2和第三输出绕组N3,整流滤波电路602包括电阻R10、电容C10、二极管D7、电阻R11、电容C11和二极管D7A。

第二输出绕组N2的第一端与二极管D7的阳极连接,二极管D7的阴极与电源的正输出端连接,电阻R10的第一端与二极管D7的正极连接,电阻R10的第二端与电容C10的第一端连接,电容C10的第二端与电源的正输出端连接;电容C10的第二端与二极管D7的阴极为输出整流电路60的第一输出端。

第二输出绕组N2的第二端与第三输出绕组N3的第一端连接,第二输出绕组N2的第二端与第三输出绕组N3的第一端的连接节点与电源的负输出端连接,第三输出绕组N3的第二端与二极管D7A的阳极连接,二极管D7A的阴极与二极管D7的阴极连接,电阻R11的第一端与二极管D7A的阳极连接,电阻R11的第二端与电容C11的第一端连接,电容C11的第二端与二极管D7A的阴极连接;第二输出绕组N2的第二端和第三输出绕组N3的第一端为输出整流电路60的第二输出端。

本实用新型的降低纹波的谐振控制电路通过设置分流电路40对谐振电路30产生的谐振电流进行分流并返回至输入电路10,解决了输入电路10的电流纹波较大的问题,不仅可以有效降低电源的纹波,大大延长了电源的使用寿命,还可以提高电源的效率,降低损耗、且本电路结构简单、易操作、实现成本低。

参阅图2,图2为本实用新型的降低纹波的谐振控制电路一实施例的电路原理图。如图2所示,本实施例的输入电路10包括输入电容C6、电源的输入端为VIN,第一开关电路20包括第一MOS管Q1、第二开关电路50包括第二MOS管Q2,谐振电路30包括谐振电感LS、变压器T的初级绕组N1和谐振电容C1,分流电路40包括分流电容C4。输出整流电路60包括变压器T的第二输出绕组N2、第三输出绕组N3、电阻R10、电容C10、二极管D7、电阻R11、电容C11和二极管D7A,电源的正输出端为VOUT+、电源的负输出端为VOUT-。

在该实施例中,分流电容C4和谐振电容C1的电容值相同。

本实施例的降低纹波的谐振控制电路的具体连接关系为:

电源的输入端VIN与输入电容C6的第一端(正输入端)连接,输入电容C6的第二端接地,第一MOS管Q1的漏极与输入电容C6的第一端连接,第一MOS管Q1的栅极与主控电路的第一控制端(INPUT-1)连接,第一MOS管Q1的源极与谐振电感LS的第一端连接,第一MOS管Q1的源极与谐振电感LS的第一端的连接节点还与第二MOS管Q2的漏极连接,谐振电感LS的第二端与变压器T的初级绕组N1的第一端连接,变压器的初级绕组N1的第二端与谐振电容C1的第一端和分流电容C4的第一端连接,谐振电容C1的第二端与第二MOS管Q2的源极连接并连接至地,第二MOS管Q2的栅极与主控电路的第二控制端(INPUT-2)连接。

分流电容C4的第二端与输入电容C6的第一端连接,且分流电容C4的第二端连接在输入电容C6的第一端与第一MOS管Q1的漏极之间。

进一步地,第一MOS管Q1的漏极与源极之间并联有贴片电容C2,第二MOS管Q2的漏极与源极之间并联有贴片电容C3。

第二输出绕组N2的第一端与二极管D7的阳极连接,二极管D7的阴极与电源的正输出端VOUT+连接,电阻R10的第一端与二极管D7的阳极连接,电阻R10的第二端与电容C10的第一端连接,电容C10的第二端与二极管D7的阴极连接;第二输出绕组N2的第二端与第三输出绕组N3的第一端连接,且第二输出绕组N2的第二端与第三输出绕组N3的第一端的连接节点还与电源的负输出端VOUT-连接,第三输出绕组N3的第二端与二极管D7A的阳极连接,二极管D7A的阴极与二极管D7的阴极连接,电阻R11的第一端与二极管D7A的阳极连接,电阻R11的第二端与电容C11的第一端连接,电容C11的第二端与二极管D7A的阴极连接。

由以上电路可知,其具体工作原理为:

通过分流电容C4的作用,可以使串联谐振回路(谐振电路30)产生的谐振电路30经谐振电容C1和分流电容C4时,产生分流,此时流过谐振电容C1的电流将减小为原来的一半,且流过谐振电容C1的电流流回地线;流经分流电容C4的电流(与流过谐振电容C1的电流相同)流回VIN端,形成了VIN端流出输入电容C6的电流纹波与分流电容C4的电流纹波相互叠加,最终使总的电流纹波幅度变为使用单颗谐振电容C1时的电流纹波幅度的一半,同时电流纹波的频率变为两倍。

综上,本实用新型通过引入分流电容C4,可以有效改善电路中电容的电流纹波,当所采用的分流电容C4与谐振电容C1的电容值相同时,可将原来传统的电容的电流纹波幅度减小一半,大大提升了电容的使用寿命,进而延长电源的使用寿命,且在提升电源寿命的同时还可提高电源的效率,谐振电容C1和分流电容C4的寄生电阻并联可使得比单独使用谐振电容C1所产生的损耗更小,功耗更低。

参阅图3和图4,图3为对传统电路测试的输入电容C6流出的电流纹波的波形图,图4为采用上述实施例的电路进行测试的输入电容C6流出的电流纹波的波形图,其中,传统电路的谐振电容C1的电容值=本实用新型的谐振电容C1+分流电容C4。从图3和图4中可以看出,图4中输入电容C6的电流纹波频率为142.9KHz,图3中输入电容C6的电流纹波频率为70.42KHz;图4中输入电容C6的电流纹波幅度为1.46A,图3的输入电容C6电流纹波幅度为2.9A,排除测试仪器所带来的误差,本实用新型的方案可使输入电容C6的电流纹波幅度减小一半,使电流纹波频率变为两倍。

参阅图5和图6,图5为传统电路测试的谐振电容C1上的电流纹波和电压波形图,其中,传统电路的谐振电容C1的电容值=本实用新型的谐振电容C1+分流电容C4。图6为采用上述实施例的电路进行测试的谐振电容C1的电流纹波和电压波形图。从图5和图6中可以看出,图6中谐振电容C1的电流纹波幅度为1.96A,图5中谐振电容C1的电流纹波幅度为4A,排除测试仪器所带来的误差,本实用新型的方案可使谐振电容C1的电流纹波幅度减小一半。

综上,本实用新型的降低纹波的谐振控制电路通过引入分流电容C4,可使输入电容C6和谐振电容C1上的电流纹波幅度均比传统电路减小一半,由电容的特性可知,当电容上的电流纹波减小时可使电容的使用寿命延长,进而延长电源的使用寿命。

本实用新型还提供一种电源,该电源可以包括照明类电源、LED电源、适配器、充电器、通信电源、逆变器等电源。其中,该电源包括上述降低纹波的谐振控制电路,该电源与传统电源相比,电容的电流纹波更小,使用寿命更长,可靠性更好,功耗更低。

以上实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施,并不能限制本实用新型的保护范围。凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰,均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1