CN203734541U - 一种三电平llc谐振电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种三电平LLC谐振电路，包括三电平模块和谐振模块，还包括控制模块、驱动放大模块、驱动变压器、功率管和输出整流模块，所述三电平模块的输入端与直流电源相连，所述三电平模块的输出端依次通过驱动变压器和功率管与谐振模块相连，所述控制模块的输出端依次通过驱动放大模块、驱动变压器与功率管的输入端相连，所述谐振模块的输出端与输出整流模块相连，所述输出整流模块作为功率输出端。本实用新型具有控制简单、转化效率高的特点，可以广泛应用于开关电源上。
Description
技术领域
本实用新型涉及开关电源，特别是涉及一种三电平LLC谐振电路。
背景技术
现代高频开关电源正向着小型化方向发展，转化效率成为关键指标。一般用软开关线路来实现，其中LLC谐振为现代最常用的一种。但对于输入的高电压来讲，功率管的电压应力又是一个难点，同时使用软件控制很复杂，对操作人员的要求很高，提高了运营成本。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种三电平LLC谐振电路，使其具有控制简单、转化效率高的特点。
本实用新型提供的一种三电平LLC谐振电路，包括三电平模块和谐振模块，还包括控制模块、驱动放大模块、驱动变压器、功率管和输出整流模块，所述三电平模块的输入端与直流电源相连，所述三电平模块的输出端依次通过驱动变压器和功率管与谐振模块相连，所述控制模块的输出端依次通过驱动放大模块、驱动变压器与功率管的输入端相连，所述谐振模块的输出端与输出整流模块相连，所述输出整流模块作为功率输出端。
在上述技术方案中，所述三电平模块包括储能电容C1、C2和钳位二极管D3、D4，储能电容C1两端分别与直流电源正极和储能电容C2正极相连，储能电容C2负极与直流电源负极相连，储能电容C1的负极分别与箝位二极管D4正极和D3负极相连。
在上述技术方案中，所述驱动变压器包括次级线圈分别为两个绕组的变压器TX2和TX3，功率管包括场效应管M1～M4，所述变压器TX2和TX3的初级线圈分别与驱动放大模块的第一信号输出端和第二信号输出端相连；变压器TX2次级线圈的第一绕组的一端与场效应管M1的栅极相连，变压器TX2次级线圈的第一绕组的另一端分别与场效应管M1的源极和场效应管M2的漏极相连，并与钳位二极管D4的负极相连，场效应管M1的漏极分别与直流电源正极和储能电容C2正极相连，变压器TX2次级线圈的第二绕组的一端与场效应管M2的栅极相连，变压器TX次级线圈2的第二绕组的另一端分别与场效应管M2的源极和场效应管M3的漏极相连；变压器TX3次级线圈的第一绕组的一端与场效应管M3的栅极相连，变压器TX3次级线圈的第一绕组的另一端分别与场效应管M3的源极和场效应管M4的漏机相连，变压器TX3次级线圈的第二绕组的一端与场效应管M4的栅极相连，变压器TX3次级线圈的第二绕组的另一端与场效应管M4的源极和电源负极相连。
在上述技术方案中，所述谐振模块包括电感Lr、次级线圈为两个绕组的变压器TX1和电容Cr，电感Lr的一端分别与场效应管M2的源极、场效应管M3的漏极和变压器TX2的第二次级线圈另一端相连，电感Lr的另一端与变压器TX1的初级线圈的一端相连，电容Cr的一端与变压器TX1的初级线圈的另一端相连，电容Cr的另一端分别与变压器TX3次级线圈的第二绕组的另一端、场效应管M4的源极和电源负极相连。
在上述技术方案中，所述输出整流模块包括整流二极管D1、D2和滤波电容C3，变压器TX1次级线圈的中心抽头分别与滤波电容C3的负极和电源负极相连，变压器TX1次级线圈的第一绕组的另一端与整流二极管D2的正极相连，整流二极管D2的负极分别与整流二极管D1的负极、滤波电容C3的正极和直流电压输出端正极相连，整流二极管D1的正极与变压器TX1次级线圈的第二绕组的另一端相连。
在上述技术方案中，所述控制模块为控制芯片CM6901。
在上述技术方案中，所述变压器TX1、TX2和TX3各自的次级线圈的两个绕组的匝数相等。
本实用新型三电平LLC谐振电路，具有以下有益效果：储能电容C1和C2对输入的直流电压分压，钳位二极管D3和D4对场效应管M2和M4箝位，同时由于变压器TX2和TX3各自的次级线圈由匝数相等的两个绕组组成，所以场效应管M1～M4的电压应力为输入的直流电压的电压应力的一半；同时，场效应管M1～M4受控制芯片CM6901输出脉冲的控制交替导通，经过了场效应管M1～M4的脉冲电压经过谐振模块，输出波形为正弦的电流，使场效应管M1～M4实现损耗小、效率高的工作状态，最后正弦电流经与变压器TX1耦合的整流二极管D1和D2以及滤波电容C3输出直流电压。
从上述工作过程可知，本实用新型具有控制简单、转化效率高、运营成本低的特点。
附图说明
图1为本实用新型三电平LLC谐振电路的结构原理图；
图2为本实用新型三电平LLC谐振电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本实用新型的限制。
参见图1，本实用新型三电平LLC谐振电路，包括三电平模块、谐振模块、控制模块、驱动放大模块、驱动变压器、功率管和输出整流模块。
所述三电平模块的输入端与直流电源相连，所述三电平模块的输出端依次通过驱动变压器和功率管与谐振模块相连，所述控制模块的输出端依次通过驱动放大模块、驱动变压器与功率管的输入端相连，所述谐振模块的输出端与输出整流模块相连，所述输出整流模块作为功率输出端。
参见图2，所述三电平模块包括储能电容C1、C2和钳位二极管D3、D4，储能电容C1两端分别与直流电源正极和储能电容C2正极相连，储能电容C2负极与直流电源负极相连，储能电容C1的负极分别与箝位二极管D4正极和D3负极相连。
所述驱动变压器包括次级线圈分别为两个绕组的变压器TX2和TX3，功率管包括场效应管M1～M4，所述变压器TX2和TX3的初级线圈分别与驱动放大模块的第一信号输出端和第二信号输出端相连；变压器TX2次级线圈的第一绕组的一端与场效应管M1的栅极相连，变压器TX2次级线圈的第一绕组的另一端分别与场效应管M1的源极和场效应管M2的漏极相连，并与钳位二极管D4的负极相连，场效应管M1的漏极分别与直流电源正极和储能电容C2正极相连，变压器TX2次级线圈的第二绕组的一端与场效应管M2的栅极相连，变压器TX次级线圈2的第二绕组的另一端分别与场效应管M2的源极和场效应管M3的漏极相连；变压器TX3次级线圈的第一绕组的一端与场效应管M3的栅极相连，变压器TX3次级线圈的第一绕组的另一端分别与场效应管M3的源极和场效应管M4的漏机相连，变压器TX3次级线圈的第二绕组的一端与场效应管M4的栅极相连，变压器TX3次级线圈的第二绕组的另一端与场效应管M4的源极和电源负极相连。所述变压器TX2和TX3各自的次级线圈的两个绕组的匝数相等。
所述谐振模块包括电感Lr、次级线圈为两个绕组的变压器TX1和电容Cr，电感Lr的一端分别与场效应管M2的源极、场效应管M3的漏极和变压器TX2的第二次级线圈另一端相连，电感Lr的另一端与变压器TX1的初级线圈的一端相连，电容Cr的一端与变压器TX1的初级线圈的另一端相连，电容Cr的另一端分别与变压器TX3次级线圈的第二绕组的另一端、场效应管M4的源极和电源负极相连。
所述输出整流模块包括整流二极管D1、D2和滤波电容C3，变压器TX1次级线圈的中心抽头分别与滤波电容C3的负极和电源负极相连，变压器TX1次级线圈的第一绕组的另一端与整流二极管D2的正极相连，整流二极管D2的负极分别与整流二极管D1的负极、滤波电容C3的正极和直流电压输出端正极相连，整流二极管D1的正极与变压器TX1次级线圈的第二绕组的另一端相连。所述变压器TX1的次级线圈的两个绕组的匝数相等。
所述控制模块为控制芯片CM6901。
储能电容C1和C2对输入的直流电压分压，钳位二极管D3和D4对场效应管M2和M4箝位，同时由于变压器TX2和TX3各自的次级线圈由匝数相等的两个绕组组成，所以场效应管M1～M4的电压应力为输入的直流电压的电压应力的一半；同时，场效应管M1～M4受控制芯片CM6901输出脉冲的控制交替导通，经过了场效应管M1～M4的脉冲电压经过谐振模块，输出波形为正弦的电流，使场效应管M1～M4实现损耗小、效率高的工作状态，最后正弦电流经与变压器TX1耦合的整流二极管D1和D2以及滤波电容C3输出直流电压。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (7)
1.一种三电平LLC谐振电路，包括三电平模块和谐振模块，其特征在于：还包括控制模块、驱动放大模块、驱动变压器、功率管和输出整流模块，所述三电平模块的输入端与直流电源相连，所述三电平模块的输出端依次通过驱动变压器和功率管与谐振模块相连，所述控制模块的输出端依次通过驱动放大模块、驱动变压器与功率管的输入端相连，所述谐振模块的输出端与输出整流模块相连，所述输出整流模块作为功率输出端。
2.根据权利要求1所述的三电平LLC谐振电路，其特征在于：所述三电平模块包括储能电容C1、C2和钳位二极管D3、D4，储能电容C1两端分别与直流电源正极和储能电容C2正极相连，储能电容C2负极与直流电源负极相连，储能电容C1的负极分别与箝位二极管D4正极和D3负极相连。
3.根据权利要求2所述的三电平LLC谐振电路，其特征在于：所述驱动变压器包括次级线圈分别为两个绕组的变压器TX2和TX3，功率管包括场效应管M1～M4，所述变压器TX2和TX3的初级线圈分别与驱动放大模块的第一信号输出端和第二信号输出端相连；变压器TX2次级线圈的第一绕组的一端与场效应管M1的栅极相连，变压器TX2次级线圈的第一绕组的另一端分别与场效应管M1的源极和场效应管M2的漏极相连，并与钳位二极管D4的负极相连，场效应管M1的漏极分别与直流电源正极和储能电容C2正极相连，变压器TX2次级线圈的第二绕组的一端与场效应管M2的栅极相连，变压器TX次级线圈2的第二绕组的另一端分别与场效应管M2的源极和场效应管M3的漏极相连；变压器TX3次级线圈的第一绕组的一端与场效应管M3的栅极相连，变压器TX3次级线圈的第一绕组的另一端分别与场效应管M3的源极和场效应管M4的漏机相连，变压器TX3次级线圈的第二绕组的一端与场效应管M4的栅极相连，变压器TX3次级线圈的第二绕组的另一端与场效应管M4的源极和电源负极相连。
4.根据权利要求3所述的三电平LLC谐振电路，其特征在于：所述谐振模块包括电感Lr、次级线圈为两个绕组的变压器TX1和电容Cr，电感Lr的一端分别与场效应管M2的源极、场效应管M3的漏极和变压器TX2的第二次级线圈另一端相连，电感Lr的另一端与变压器TX1的初级线圈的一端相连，电容Cr的一端与变压器TX1的初级线圈的另一端相连，电容Cr的另一端分别与变压器TX3次级线圈的第二绕组的另一端、场效应管M4的源极和电源负极相连。
5.根据权利要求4所述的三电平LLC谐振电路，其特征在于：所述输出整流模块包括整流二极管D1、D2和滤波电容C3，变压器TX1次级线圈的中心抽头分别与滤波电容C3的负极和电源负极相连，变压器TX1次级线圈的第一绕组的另一端与整流二极管D2的正极相连，整流二极管D2的负极分别与整流二极管D1的负极、滤波电容C3的正极和直流电压输出端正极相连，整流二极管D1的正极与变压器TX1次级线圈的第二绕组的另一端相连。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的三电平LLC谐振电路，其特征在于：所述控制模块为控制芯片CM6901。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的三电平LLC谐振电路，其特征在于：所述变压器TX1、TX2和TX3各自的次级线圈的两个绕组的匝数相等。
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