CN101447163A

CN101447163A - 用于等离子显示器的电源变换电路

Info

Publication number: CN101447163A
Application number: CN 200710167364
Authority: CN
Inventors: 唐蕾; 邓新群; 王付生; 郭应锋; 王志霞
Original assignee: Sichuan COC Display Devices Co Ltd
Current assignee: Sichuan COC Display Devices Co Ltd
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2007-11-26
Publication date: 2009-06-03

Abstract

本发明公开了一种用于等离子显示器的电源变换电路包括：逆变电路，连接在直流电源的正负极之间，用于将直流电压逆变成方波或阶梯波电压；谐振电路，连接在直流电源的负极与逆变电路的输出端之间，用于调整方波或阶梯波电压的频率；箝位电路，连接在直流电源的正负极之间，用于对谐振电路中的电感电压进行箝位；隔离变压器，连接在谐振电路与整流电路之间，用于向整流电路提供同一方向的脉冲电流；整流电路，连接在隔离变压器与滤波电路之间，用于对脉冲电流进行整流；以及滤波电路，连接在整流电路和电源变换电路的输出端之间，用于对经过整流的脉冲电流进行滤波。

Description

用于等离子显示器的电源变换电路

技术领域

本发明涉及电路领域，更具体地涉及一种用于等离子显示器的电源变换电路。

背景技术

随着多媒体技术等数字信息技术的发展，用于制作高清晰电视机的彩色等离子体显示器(Plasma Display Panel，简称PDP)近年来得到了迅速发展，尤其是40到60英寸的大屏幕彩色等离子体显示器，已经开始进入市场。目前，大屏幕彩色等离子体显示器，特别是交流型AC-PDP彩色等离子体显示器，由于其具有驱动方式简单等优点而获得了较快的普及。但等离子体显示器尺寸的增大和附加功能的增多使整机的功耗大幅度增加，所以，等离子体显示器中的开关稳压电源不得不充分考虑到效率这一问题。如何提高等离子体显示器电源的效率，实现“高效、节能、绿色”，一直是电视技术领域一个重要的研究课题。伴随PDP模组及整机技术向着高效率、低成本的方向发展，PDP电源也向着提高效率(特别是主功率回路的效率)、降低功耗、和降低成本的方向发展。

随着开关电源的发展，软开关技术得到了广泛的发展和应用，已研究出了不少高效率的电路拓扑，主要为谐振型的软开关拓扑和脉冲宽度调试(Pulse width modulation，简称PWM)型的软开关拓扑。近几年来，随着半导体器件制造技术的发展，开关管的导通电阻、寄生电容、和反向恢复时间越来越小，这为谐振变换器的发展提供了又一次机遇。对于谐振变换器来说，如果设计得当，能实现软开关变换，从而使得开关电源具有较高的效率。

发明内容

鉴于以上所述的一个或多个问题，本发明提供了一种新的用于等离子显示器的电源变换电路。

根据本发明实施例的用于等离子显示器的电源变换电路包括：逆变电路，连接在直流电源的正负极之间，用于将直流电压逆变成方波或阶梯波电压；谐振电路，连接在直流电源的负极与逆变电路的输出端之间，用于调整方波或阶梯波电压的频率；箝位电路，连接在直流电源的正负极之间，用于对谐振电路中的电感电压进行箝位；隔离变压器，连接在谐振电路与整流电路之间，用于向整流电路提供同一方向的脉冲电流；整流电路，连接在隔离变压器与滤波电路之间，用于对脉冲电流进行整流；以及滤波电路，连接在整流电路和电源变换电路的输出端之间，用于对经过整流的脉冲电流进行滤波。

其中，逆变电路由两个相互串联的开关组成。谐振电路由串联电容、串联电感、以及并联电感组成。其中，谐振电路的串联电容与串联电感谐振生成电源变换电路的第一本征频率，谐振电路的串联电容、串联电感、以及并联电感谐振生成电源变换电路的第二本征频率，并且第一本征频率大于第二本征频率。箝位电路由两个二极管组成。其中，两个二极管分别连接在逆变电路的两个开关的源极和漏极之间。其中，隔离变压器的一次侧与谐振电路的并联电感并联连接。隔离变压器的二次侧与整流电路连接。

其中，整流电路可以为桥式整流电路。谐振电路的串联电感可以为独立的电感器，也可以为隔离变压器的漏感。谐振电路的并联电感可以为独立的电感器，也可以为隔离变压器的激磁电感。滤波电路可以为电容器、或JI型滤波电路、或多级滤波电路。

在本发明中，谐振电路是真正的软开关电路，开关是零电压开关(Zero Voltage Switch，简称ZVS)零电压开通的开关，整流电路(整流管)是零电流开关(Zero Current Switch，简称ZCS)零电流关断的整流管，且开关的尖峰电压很小。根据本发明的电源变换电路具有转换效率高、电磁干扰(Electromagnetic Interference，简称EMI)小、不存在开关损耗等诸多优点。性能与其他的电路拓扑相比具有相当优势。通过本发明，在负载轻重变化(即使是在空载的情况下)的情况下，电源工作的频率不会有大的偏移，从而确保了主功率电源回路的效率能够达到95％以上，达到目前行业内领先水平。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是等离子显示器中的电源主功率回路的电路原理图；

图2是根据本发明实施例的电源变换电路的结构图；

图3是根据本发明实施例的电源变换电路的工作波形图。

具体实施方式

下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式。

参考图1，对等离子显示器的电源主功率回路进行说明。如图1所示，该PDP的电源主功率回路包括：LLC串联谐振变换电路、输入端与直流380V_DC相连的功率因数校正电路、输出端与Vs(170V/3A)相连的过流保护电路(OCP)和过压保护电路(OVP)、控制端与CPU相连，进行时序、保护控制，所述的功率因数校正电路的过温检测和断电检测电路与CPU相连，所述的CPU与PDP模组进行外部通讯。

其中，LLC串联谐振DC/DC变换电路实际上是电源变换电路。下面参考图2，对根据本发明实施例的电源变换电路进行说明。如图2所示，该电源变换电路包括：逆变电路100、谐振电路200、箝位电路100、隔离变压器Tr、整流电路300、以及滤波电路400。

其中，逆变电路100由两个开关S1、S2串联而成，用于将直流电压逆变成一个方波或阶梯波电压。谐振电路200包括串联电容Cs、串联电感Ls、和并联电感Lm。其中，该谐振电路接于输入直流电压380V_DC的负极与逆变电路的输出端之间。串联电容Cs与串联电感Ls谐振构成根据本发明实施例的电源变换电路的第一本征频率，以fs表示，串联电容Cs与串联电感Ls及并联电感Lm谐振构成根据本发明实施例的电源变换电路的第二本征频率，以fm表示，其中fs>fm。

其中，箝位电路100由两个二极管D1、D2组成。其中，第一二极管(D1)连接于开关管S1的漏极和源极之间，第二二极管(D2)连接于开关管S2的漏极和源极之间。隔离变压器Tr的一次侧与谐振电路200中的并联电感Lm并联，二次侧与整流电路300相连，用于向连接于整流电路300输出端的滤波电路400提供同一方向的脉冲电流。整流电路300采用由二极管D3、D4组成的桥式整流电路。整流二极管直接与接负载的滤波电路400相连。

其中，滤波电路可以是电容器，也可以是JI型滤波电路或多级滤波电路。谐振电路中的串联电感Ls可以是外在电感，也可以是隔离变压器的漏感。谐振电路中的并联电感Lm可以是外在电感，也可以是隔离变压器的激磁电感。

也就是说，根据本发明实施例的电源变换电路实际上是LLC串联谐振DC/DC变换电路。其中包括有两个功率MOSFET(S1和S2，其占空比都为0.5)、谐振电容Cs、副边匝数相等的中心抽头变压器Tr、Tr的漏感Lm(Lm在某个时间段也是一个谐振电感)等。因此，在LLC谐振变换器中的谐振元件主要由以上3个谐振元件构成，即谐振电容Cs，电感Ls和激磁电感Lm；半桥全波整流二极管D1和D2，输出电容Cf。

参考图3，对根据本发明实施例的电源变换电路的具体工作过程进行分析。如图3所示，该电源变换电路的一个开关周期可分为6个工作阶段，各个工作阶段的工作原理分别描述如下：

1)阶段1〔t1，t2〕：当t＝t1时，S2关断，谐振电流给S1的寄生电容放电，一直到S1上的电压为零，然后S1的体二级管导通。此阶段D1导通，Lm上的电压被输出电压箝位，因此，只有Ls和Cs参与谐振。

2)阶段2〔t2，t3〕：当t＝t2时，S1在零电压的条件下导通，变压器的原边承受正向电压；D1继续导通，S2及D2截止。此时Cs和Ls参与谐振，而Lm不参与谐振。

3)阶段3〔t3，t4〕：当t＝t3时，S1仍然导通，而D1与D2处于关断状态，Tr副边与电路脱开，此时Lm、Ls、和Cs一起参与谐振。因此，在这个阶段可以认为激磁电流和谐振电流都保持不变。

4)阶段4〔t4，t5〕：当t＝t4时，S1关断，谐振电流给S2的寄生电容放电，一直到S2上的电压为零，然后S2的体二级管导通。此阶段D2导通，Lm上的电压被输出电压箝位，因此，只有Ls和Cs参与谐振。

5)阶段5〔t5，t6〕：当t＝t5时，S2在零电压的条件下导通，Tr的原边承受反向电压；D2继续导通，而S1和D1截止。此时仅Cs和Ls参与谐振，Lm上的电压被输出电压箝位，而不参与谐振。

6)阶段6〔t6，t7〕：当t＝t6时，S2仍然导通，而D1和D2处于关断状态，Tr副边与电路脱开，此时Lm、Ls、和Cs一起参与谐振。实际电路中的Lm》Ls。，因此，在这个阶段可以认为激磁电流和谐振电流都保持不变。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims

1.一种用于等离子显示器的电源变换电路，其特征在于，包括：

逆变电路，连接在直流电源的正负极之间，用于将直流电压逆变成方波或阶梯波电压；

谐振电路，连接在所述直流电源的负极与所述逆变电路的输出端之间，用于调整所述方波或阶梯波电压的频率；

箝位电路，连接在所述直流电源的正负极之间，用于对所述谐振电路中的电感电压进行箝位；

隔离变压器，连接在所述谐振电路与整流电路之间，用于向所述整流电路提供同一方向的脉冲电流；

所述整流电路，连接在所述隔离变压器与滤波电路之间，用于对所述脉冲电流进行整流；以及

所述滤波电路，连接在所述整流电路和所述电源变换电路的输出端之间，用于对经过整流的脉冲电流进行滤波。

2.根据权利要求1所述的电源变换电路，其特征在于，所述逆变电路由两个相互串联的开关组成。

3.根据权利要求2所述的电源变换电路，其特征在于，所述谐振电路由串联电容、串联电感、以及并联电感组成，其中，所述串联电容与所述串联电感谐振生成所述电源变换电路的第一本征频率，所述串联电容、所述串联电感、以及所述并联电感谐振生成所述电源变换电路的第二本征频率，其中，所述第一本征频率大于所述第二本征频率。

4.根据权利要求3所述的电源变换电路，其特征在于，所述隔离变压器的一次侧与所述谐振电路的所述并联电感并联连接。

5.根据权利要求4所述的电源变换电路，其特征在于，所述隔离变压器的二次侧与所述整流电路连接。

6.根据权利要求5所述的电源变换电路，其特征在于，所述箝位电路由两个二极管组成，其中，所述两个二极管分别连接在所述逆变电路的所述两个开关的源极和漏极之间。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电源变换电路，其特征在于，所述整流电路为桥式整流电路。

8.根据权利要求7所述的电源变换电路，其特征在于，所述谐振电路的所述串联电感为独立的电感器或所述隔离变压器的漏感。

9.根据权利要求8所述的电源变换电路，其特征在于，所述谐振电路的所述并联电感为独立的电感器或所述隔离变压器的激磁电感。

10.根据权利要求9所述的电源变换电路，其特征在于，所述滤波电路是电容器、或JI型滤波电路、或多级滤波电路。