本技术涉及开关电源锂电池充电器领域,具体是一种llc串联谐振拓扑结构的开关电源改进电路。
背景技术:
1、近年来,应绿色环保,节能的要求,具有寿命长,高效节能的开关电源技术已经有了飞速发展和提高。开关电源也向着高频、高效、高功率和绿色电源发展,但是传统的硬开关电源在应用中出现很多问题,如随着频率升高开关交叉损耗变大导致效率低,高频整流二极管的反向恢复问题严重影响效率,且给emc设计带来很大的麻烦。为解决这些问题,软开关的技术应运而生。
2、llc谐振型开关变换器作为软开关的一种,具有工作频率高、损耗小、效率高、体积小、可靠性高等优点。其能够在全负载范围内实现原边开关管的zvs开通,次边整流二极管的zcs关断的特点和便于磁集成、便于emc设计等优势,在高频开关领域获得了广泛应用。
3、目前市场上高pf充电器有以下几种方案,a.两级方案:pfc+反激结构;b.两级方案:pfc+正激结构,c.两级方案:pfc+桥式结构,d.两级方案:pfc+llc结构,可实现高pf,低谐波,输出恒压恒流的直流充电电路。
4、以上四种方案都可以实现pf>0.95,实现恒压恒流的充电电路,但是方案a是硬开关电路,此拓扑结构只适合输出功率较小场合;b和c也是硬开关电路,给emc设计带来困难,且有较大的开关交叉损耗,需要较大的散热器或风扇来解决系统散热问题,还有输出端需要较大的储能电感,带来成本问题,难满足电源小型化要求;d.效率高,系统发热小,散热问题便于解决,输出端不需要储能电感,成本经济些,可以提高谐振频率,相应的磁性元件体积可以减小,可满足电源体积小型化要求,但是只适合输出的直流电压较窄的场合。
5、本方案实用新型主要针对市场上对充电器要求高pf,高效率,电源体积小型化,满足emc要求及低成本化的要求,对以上d方案进行改进优化,可以满足电池充电电压曲线的要求,可以实现输出较宽直流电压范围。
6、因此,亟待一种高pf高效、体积小,既满足emc要求又可以实现输出较宽的直流电压范围的开关电源。
技术实现思路
1、本实用新型的目的是针对市场上对充电器要求高pf,高效率,体积小以及满足emc要求及低成本化的问题,提出一种输出宽范围直流电压的llc谐振开关电源。
2、本实用新型的技术方案是:
3、一种输出宽范围直流电压的llc谐振开关电源,包括依次串接在交流输入端和直流输出端之间的pfc电路、llc半桥电路和整流电路,其特征在于:直流输出端v0和pfc电路的直流电压检测端vsen之间串接hv-out电压调节电路,该电路根据开关电源输出端电压v0调整pfc电路输出端hv-out电压。
4、进一步地,交流输入端电压ac100-240v。
5、进一步地,所述hv-out电压调节电路包括一个,或两个并联的检测电路,当开关电源输出端电压v0大于对应检测电路的基准电压时,对应检测电路输出端的电阻接入pfc电路的直流电压检测端vsen,从而调整hv-out电压。
6、进一步地,所述检测电路为两个,
7、检测电路一包括比较器u1、电阻r1、r2、r5、三极管qn1、qn2和光耦u3,所述比较器u1的检测端分别接基准电压1和开关电源输出端电压v0,比较器u1的输出端串接电阻r1后接三极管qn1的基极,三极管qn1的发射极接地,三极管qn1的集电极接光耦u3的输入端,光耦u3的输出端串接电阻r2后接三极管qn2的基极,三极管qn2的发射极接地,集电极串接电阻r5后作为检测电路一的输出接pfc电路的直流电压检测端vsen;
8、检测电路二包括比较器u2、电阻r3、r4、r6、三极管qn3、qn4和光耦u4,所述比较器u2的检测端分别接基准电压2和开关电源输出端电压v0,比较器u2的输出端串接电阻r3后接三极管qn3的基极,三极管qn3的发射极接地,三极管qn3的集电极接光耦u4的输入端,光耦u4的输出端串接电阻r4后接三极管qn4的基极,三极管qn4的发射极接地,集电极串接电阻r6后作为检测电路二的输出接pfc电路的直流电压检测端vsen。
9、进一步地,基准电压2>基准电压1。
10、进一步地,所述光耦u3、u4分别接辅助电源vc1、vc2的对应供电端。本实用新型的有益效果:
11、本方案采用pfc+llc谐振改进方案,实现系统效率至少提高4%,有效解决散热问题;输出纹波<2%,可使用较小滤波电容;可以使用较高的谐振频率,减少磁元件体积,功率密度可以大大提高,电源体积至少减少10%。
12、本实用新型的电源系统发热量小,能够实现小型化;系统可靠性高,采用软开关技术便于emc设计,综合成本低,适合多种电池充电场合的应用。
13、本实用新型的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
1.一种输出宽范围直流电压的llc谐振开关电源,包括依次串接在交流输入端和直流输出端之间的pfc电路、llc半桥电路和整流电路,其特征在于:直流输出端v0和pfc电路的直流电压检测端vsen之间串接hv-out电压调节电路,该电路根据开关电源输出端电压v0调整pfc电路输出端hv-out电压。
2.根据权利要求1所述的输出宽范围直流电压的llc谐振开关电源,其特征在于交流输入端电压ac100-240v。
3.根据权利要求1所述的输出宽范围直流电压的llc谐振开关电源,其特征在于,所述hv-out电压调节电路包括一个,或两个并联的检测电路,当开关电源输出端电压v0大于对应检测电路的基准电压时,对应检测电路输出端的电阻接入pfc电路的直流电压检测端vsen,从而调整hv-out电压。
4.根据权利要求3所述的输出宽范围直流电压的llc谐振开关电源,其特征在于,所述检测电路为两个,
5.根据权利要求4所述的输出宽范围直流电压的llc谐振开关电源,其特征在于,基准电压2>基准电压1。
6.根据权利要求4所述的输出宽范围直流电压的llc谐振开关电源,其特征在于,所述光耦u3、u4分别接辅助电源vc1、vc2的对应供电端。