CN201750352U - 提高llc谐振电路工作效率的控制电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及提高LLC谐振电路工作效率的控制电路，由前级有源功率因数校正APFC变换器电路、后级LLC谐振电路和一个PI调解器组成，PI调解器的输入端与后级LLC谐振电路的控制器的频率控制引脚相连，PI调解器的输出端与有源功率因数校正APFC变换器电路的控制器的输出分压检测电阻相连。所述的PI调解器由运算放大器U1与串联在一起的电阻、电容并联后，再与二极管、另二个电阻串联而成。本实用新型使LLC谐振电路在各种负载条件下均能工作在谐振频率，从而提高LLC谐振电路的工作效率。

Description

提高LLC谐振电路工作效率的控制电路
技术领域
本实用新型涉及开关电源技术领域，具体涉及一种提高LLC谐振电路工作效率的控制电路。
背景技术
随着电力电子技术的不断发展，开关电源的应用越来越广泛，提高开关电源的能量转换效率，无论从经济的角度还是环境的角度看，都已成为一种迫切的需求。
LLC谐振电路作为一种高效的DC/DC电源拓扑结构，已经得到了相当广泛的应用。这种拓扑结构的特点是：1、占空比固定在0.5，通过调整频率改变变换器的增益；2、负载变化时会使变换器的增益发生改变，变换器通过调整频率使输出电压达到稳定；3、电路工作在谐振频率时效率最优。
由于上述特点，LLC谐振电路往往只是在某个负载点工作在谐振频率，而负载变化时，电路往往不能工作在谐振频率，也就是效率不是最优。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种提高LLC谐振电路工作效率的控制电路，使LLC谐振电路在各种负载条件下均能工作在谐振频率，从而提高LLC谐振电路的工作效率。
本实用新型的技术方案为：
提高LLC谐振电路工作效率的控制电路，由前级有源功率因数校正APFC变换器电路、后级LLC谐振电路和一个PI调解器组成，PI调解器为比例-积分调解器的简称，PI调解器的输入端与后级LLC谐振电路的控制器的频率控制引脚相连，PI调解器的输出端与有源功率因数校正APFC变换器电路的控制器的输出分压检测电阻相连。
所述的PI调解器由运算放大器U1与串联在一起的电阻、电容并联后，再与二极管、另二个电阻串联而成。运算放大器U1的输出电压通过R1电阻影响母线电压，参考频率电位通过Rf电阻接入PI调解器运放的反相端，LLC谐振电路的开关频率信号接入PI调解器运放的同相端。将LLC谐振电路的频率信号和参考频率信号Fref进行比较，再通过PI调解器放大，产生的控制信号通过R1影响前级有源功率因数校正APFC变换器电路的R2与R3的分压结果，从而改变母线电压。
本实用新型的前级有源功率因数校正APFC变换器电路、后级LLC谐振电路均为现有的常规的APFC变换器电路和常规的LLC谐振电路。所述的PI调解器将原本互相独立的前后二级电路联系起来，形成一个的外环，将前后二级电路有机的结合在一起。首先设置一个参考频率Fref，设定为LLC谐振电路的谐振频率。当LLC谐振电路工作频率不等于谐振频率时，产生的误差信号经过一个PI调节器控制前级APFC变换器电路的母线电压参考电压，从而控制母线电压Vbus。母线电压的变化会影响LLC谐振电路的输出电压Vo，而LLC谐振电路自身的闭环会调整开关频率，使Vo＝Vref。最终负反馈机制使Fs＝Fref。
当电路负载变化时，LLC谐振电路的开关频率会相应发生变化，而上述外环会将开关频率最终拉回到谐振频率，使LLC谐振电路工作在效率最佳点。同时，轻载时降低直流电压还可以同时提高APFC变换器电路和LLC谐振电路的效率。
另外，将此PI调解器的带宽设定在APFC变换器电路带宽的1/10处，便不会对整个电路的工作状态造成任何不利影响。
本实用新型当应用于LLC谐振电路拓扑时，不用改变整个电路的架构，不影响电路各种特性，没有任何成本增加，只需要增加个PI调解器，便可以在各种负载条件下使LLC谐振电路的工作效率达到最优。
附图说明
图1为本实用新型的原理连接示意图。
图2为具体实施电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细的说明：
如图1、图2所述，本实用新型由前级有源功率因数校正APFC变换器电路、后级LLC谐振电路和一个PI调解器组成，PI调解器的输入端与后级LLC谐振电路的控制器的频率控制引脚相连，PI调解器的输出端与有源功率因数校正APFC变换器电路的控制器的输出分压检测电阻相连。所述的PI调解器由运算放大器U1与串联在一起的电阻、电容并联后，再与二极管、另二个电阻串联而成，运算放大器U1的输出电压通过R1电阻影响母线电压，参考频率电位通过Rf电阻接入PI调解器运放的反相端，LLC谐振电路的开关频率信号接入PI调解器运放的同相端。将LLC谐振电路的频率信号和参考频率信号Fref进行比较，再通过PI调解器放大，产生的控制信号通过R1影响前级有源功率因数校正APFC变换器电路的R2与R3的分压结果，从而改变母线电压。本实用新型的前级有源功率因数校正APFC变换器电路、后级LLC谐振电路均为现有的常规的APFC变换器电路和常规的LLC谐振电路。
根据图2，可以清楚的知道本实用新型的实现理论。前后二级各自为现有的独立的电路拓扑，各自形成闭环。PI调解器通过Rf电阻，检测LLC谐振电路的开关频率信号，将这个频率信号和参考频率信号Fref进行比较，再通过PI调解器放大，产生的控制信号通过R1影响R2与R3的分压结果，从而改变母线电压，公式为：
Figure BSA00000179984400031
由于LLC谐振电路自身闭环的作用，通过改变直流母线电压可以调整后级LLC谐振电路的工作频率Fs，最终的结果是：当Fs＞Fref时降低母线电压，Fs下降；当Fs＜Fref时升高母线电压，Fs上升；直到使Fs＝Fref，电路达到稳态。也就是使后级LLC谐振电路工作在谐振频率点。此外，D1的作用是：当VPI＞Vbus *时，D1截止，此时
Figure BSA00000179984400032
可以阻止母线电压调整过低，也就是设定了母线电压的下限。
一般情况下，后级LLC谐振电路的带宽远远高于前级APFC变换器电路，将的外环的带宽设定在1/10的APFC变换器电路带宽，就可以使外环不影响各级的闭环。

Claims (2)

1.提高LLC谐振电路工作效率的控制电路，由前级有源功率因数校正APFC变换器电路、后级LLC谐振电路和一个比例-积分PI调节器组成，PI调节器的输入端与后级LLC谐振电路的控制器的频率控制引脚相连，PI调节器的输出端与有源功率因数校正APFC变换器电路的控制器的输出分压检测电阻相连。
2.根据权利要求1所述的提高LLC谐振电路工作效率的控制电路，其特征在于：所述的PI调节器由运算放大器U1与串联在一起的电阻、电容并联后，再与二极管、另二个电阻串联而成。
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