基于PFC电路和谐振电路的单芯片控制电路的制作方法

本发明涉及电子技术领域，具体的，涉及一种基于pfc电路和谐振电路的单芯片控制电路。

【背景技术】

pfc的英文全称为“powerfactorcorrection”，意思是“功率因数校正”，作用是对输入电流波形进行控制，使其同步输入电压波形；llc含有电感、电容和电阻元件的单口网络，在某些工作频率上，出现端口电压和电流波形相位相同的情况时，称电路发生谐振。能发生谐振的电路，称为谐振电路。

在市面上，比较常见的有单独的模拟交错式pfc控制芯片和单路pfc+半桥llc的控制芯片。所以对于中等功率电源来讲，基本都是单个模拟芯片控制的单路pfc+llc的方案，或者是一个pfc芯片控制pfc电路加上一个llc芯片控制llc电路的方案。总体来说，系统模块固化，不够灵活，延展性不高，且成本较高，维护调试不方便。

例如，在现有的离线式电源(100w至500w)基本是模拟芯片控制的有桥pfc+半桥llc的方案，该模拟方案的电路不灵活，无法灵活按照要求进行调节，并且对于各个元器件参数的计算要求精确度高。然而，采用数字控制的pfc+llc的方案一般都采用两个mcu控制芯片来控制，pfc电路和llc电路分开控制，进一步地增加了系统成本。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于pfc电路和谐振电路的单芯片控制电路，该控制电路适用于离线隔离的中等功率电源应用，并且采用单芯片的数字控制，使得应用比较灵活，使用范围比较广，以及可扩展性比较强，且成本较低。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

基于pfc电路和谐振电路的单芯片控制电路，其包括控制芯片、谐振电路以及pfc电路，控制芯片分别检测谐振电路、pfc电路的状态信号，且控制芯片向谐振电路、pfc电路发出控制信号以控制谐振电路、pfc电路的工作；pfc电路包括第一pfc电路以及第二pfc电路，第一pfc电路与第二pfc电路并联；谐振电路包括变压器、第一整流桥、第一开关管以及第二开关管，第一开关管的栅极、第二开关管的栅极均与控制芯片电连接，第一开关管、第二开关管与变压器的初级线圈之间连接有第一电感，变压器的辅助线圈与第一整流桥电连接。

进一步的方案是，pfc电路还包括交流输入端、第二整流桥以及电解电容，交流输入端与第二整流桥电连接，电解电容分别与第一pfc电路的输出端、第二pfc电路输出端电连接。

更进一步的方案是，第一pfc电路包括第三开关管、第二电感以及第一二极管，第三开关管的栅极与控制芯片电连接，第二电感与第一二极管的正极电连接。

更进一步的方案是，第二pfc电路包括第四开关管、第三电感以及第二二极管，第四开关管的栅极与控制芯片电连接，第三电感与第二二极管电连接。

更进一步的方案是，谐振电路还包括第一电容、第二电容、第三二极管、第四二极管，第一电容与第二电容电连接，变压器的第一次级线圈与第三二极管的正极电连接，变压器的第二次级线圈与第四二极管的正极电连接。

更进一步的方案是，谐振电路还包括第一电阻，第一电阻与第二开关管的源极电连接。

更进一步的方案是，变压器与控制芯片之间还连接有电流传感器。

更进一步的方案是，控制芯片为mcu控制芯片。

由此可见，本发明提供的基于pfc电路和谐振电路的单芯片控制电路由两路交错的pfc电路、llc半桥谐振电路和mcu控制部分组成，其中，mcu控制芯片通过对pfc电路和谐振电路一些状态量的检测，来实现对pfc电路和谐振电路工作过程的控制；两路交错的pfc电路可以根据功率等级确定选择单路或者两路，并且采用连续电流模式控制，可以降低mos管的电流应力，减小输入电流和输出电压纹波；谐振电路通过对变压器增加一个辅助绕组，使辅助绕组电压与输出电压成比例，通过检测辅助绕组电压可以得到输出电压，对于输出电流检测，可以有效做到隔离。所以，本发明的单芯片控制电路适用于离线隔离的中等功率电源应用，并且采用单芯片的数字控制，使得应用比较灵活，使用范围比较广，以及可扩展性比较强，且成本较低。

【附图说明】

图1是本发明基于pfc电路和谐振电路的单芯片控制电路实施例的电路原理图。

【具体实施方式】

为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限用于本发明。

参见图1，本发明的基于pfc电路和谐振电路的单芯片控制电路包括控制芯片10、谐振电路20以及pfc电路30，控制芯片10分别检测谐振电路20、pfc电路30的状态信号，且控制芯片10向谐振电路20、pfc电路30发出控制信号以控制谐振电路20、pfc电路30的工作。优选的，控制芯片10为mcu控制芯片10。

其中，pfc电路30包括第一pfc电路以及第二pfc电路，第一pfc电路与第二pfc电路并联。可见，pfc电路30为两路交错的pfc电路，可以根据功率等级来确定选择单路或者两路，并且采用ccm(连续电流模式)控制，不仅可以降低mos管的电流应力，而且可以减小输入电流和输出电压纹波。

第一pfc电路包括开关管q2、电感l1以及二极管d1，开关管q2的栅极与控制芯片10电连接，电感l1与二极管d1的正极电连接；第二pfc电路包括开关管q3、电感l2以及二极管d2，开关管q3的栅极与控制芯片10电连接，电感l2与二极管d2电连接。其中，控制芯片10发送第一pwm信号至开关管q2的栅极，控制芯片10发送第二pwm信号至开关管q3的栅极，开关管q2的漏极连接在电感l4和二极管d1之间，开关管q3的漏极连接在电感l1和二极管d2之间，第三开关管q2的源极和开关管q3的源极均接地。

在本实施例中，pfc电路30还包括交流输入端5、整流桥v1以及电解电容c1，交流输入端5与整流桥v1电连接，电解电容c1分别与第一pfc电路的输出端、第二pfc电路输出端电连接。具体地，电解电容c1的一端与二极管d1、二极管d2电连接，电解电容c1的另一端接地。

谐振电路20包括变压器t1、整流桥v2、开关管q4以及开关管q5，开关管q4的栅极、开关管q5的栅极均与控制芯片10电连接，开关管q4、开关管q5与变压器t1的初级线圈之间连接有电感l4，变压器t1的辅助线圈与整流桥v2电连接。其中，控制芯片10发送第三pwm信号至开关管q4，控制芯片10发送第四pwm信号至开关管q5，开关管q4的源极与开关管q5的漏极电连接，并且通过在变压器t1上增加一个辅助绕组，使辅助绕组电压与输出电压成比例，通过检测辅助绕组电压得到输出电压，且通过控制芯片10检测该输出电压。所以，在llc半桥谐振电路中，通过对于变压器t1设计，增加一个辅助绕组，使辅助绕组电压与输出电压成比例，通过检测辅助绕组电压得到输出电压。此外，对于控制芯片10对输出电流的检测，是通过霍尔器件执行，可以有效做到隔离。并且，由于对于输出电压、电流都进行了检测，对于llc工作模式既可以是恒压模式，也可以是恒流模式，或者是恒功率模式。由于llc半桥谐振电路的输出电流是通过隔离器件检测，输出电压是间接检测，所以整个系统可以做到输入输出的隔离。

优选的，本实施例中所提到的开关管q4、开关管q5、第三开关管q2以及开关管q3均为mos场效应管。

在本实施例中，谐振电路20还包括电容c2、电容c3、二极管d4、二极管d5、电阻r1，电容c2与电容c3电连接，变压器t1的第一次级线圈与二极管d4的正极电连接，变压器t1的第二次级线圈与二极管d5的正极电连接，电阻r1与开关管q5的源极电连接。优选的，变压器t1与控制芯片10之间还连接有电流传感器mt3、电容c4。

由此可见，本发明提供的基于pfc电路和谐振电路的单芯片控制电路由两路交错的pfc电路30、llc半桥谐振电路和mcu控制部分组成，其中，mcu控制芯片10通过对pfc电路30和谐振电路20一些状态量的检测，来实现对pfc电路30和谐振电路20工作过程的控制；两路交错的pfc电路30可以根据功率等级确定选择单路或者两路，并且采用连续电流模式控制，可以降低mos管的电流应力，减小输入电流和输出电压纹波；谐振电路20通过对变压器t1增加一个辅助绕组，使辅助绕组电压与输出电压成比例，通过检测辅助绕组电压可以得到输出电压，对于输出电流检测，可以有效做到隔离。所以，本发明的单芯片控制电路适用于离线隔离的中等功率电源应用，并且采用单芯片的数字控制，使得应用比较灵活，使用范围比较广，以及可扩展性比较强，且成本较低。

需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。