CN205407572U - 一种llc谐振变换器的驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LLC谐振变换器的驱动电路，包括驱动芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一二极管，驱动芯片的反馈信号引脚接环路反馈电压；第二电阻的第一端接地，第二端接第三电阻的第一端，第三电阻的第二端接驱动芯片的反馈信号引脚；第三电阻的第一端接驱动芯片的跳频模式控制引脚，第一电阻的第一端接第一二极管的阴极，第一电阻的第二端接驱动芯片的反馈信号引脚；第一二极管的阳极接驱动芯片的第一PWM驱动信号输出端。本实用新型的驱动电路可以减小LLC谐振变换器轻载时的输出波纹，能广泛适用于全桥LLC或半桥LLC结构的谐振变换器。

Description

一种LLC谐振变换器的驱动电路

[技术领域]

本实用新型涉及LLC谐振变换器，尤其涉及一种LLC谐振变换器的驱动电路。

[背景技术]

LLC谐振变换器因高效率、高频率和良好的EMC特性，被广泛的应用在开关电源中。但在轻载和空载的工作模式时，为了达到更高的转换效率，LLC谐振变换器的励磁电感一般不会太大，励磁电流不能快速的回复到原点，导致LLC谐振变换器的输出电压不稳定且转换效率低。

传统的LLC谐振变换器驱动电路如图1所示，包括驱动芯片NCP1397A、电阻R2和电阻R3，驱动芯片的反馈信号引脚FB接环路反馈电压FVB；电阻R2的第一端接地，第二端接电阻R3的第一端，电阻R3的第二端接驱动芯片的反馈信号引脚FB；电阻R3的第一端接驱动芯片的跳频模式控制引脚Skip/Disable。

传统的LLC谐振变换器驱动电路为了提高轻载时的转换效率，LLC谐振变换器采取跳频模式，让励磁电流得到足够的泄放，提高了转换效率，但同时会造成轻载纹波系数抬高。如图2所示，轻载时较大的纹波会影响后级电路的正常工作。

[发明内容]

本实用新型要解决的技术问题是提供一种可以减小LLC谐振变换器轻载时输出波纹的LLC谐振变换器的驱动电路。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种LLC谐振变换器的驱动电路，包括驱动芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一二极管，驱动芯片的反馈信号引脚接环路反馈电压；第二电阻的第一端接地，第二端接第三电阻的第一端，第三电阻的第二端接驱动芯片的反馈信号引脚；第三电阻的第一端接驱动芯片的跳频模式控制引脚，第一电阻的第一端接第一二极管的阴极，第一电阻的第二端接驱动芯片的反馈信号引脚；第一二极管的阳极接驱动芯片的第一PWM驱动信号输出端。

以上所述的驱动电路，包括第二二极管，第二二极管的阴极接第一电阻的第一端，阳极接驱动芯片的第二PWM驱动信号输出端。

以上所述的驱动电路，所述的第一PWM驱动信号是LLC谐振变换器的上管驱动信号，第二PWM驱动信号是LLC谐振变换器的下管驱动信号。

以上所述的驱动电路，包括延时电容，延时电容与第二电阻并接。

本实用新型的驱动电路可以减小LLC谐振变换器轻载时的输出波纹，能广泛适用于全桥LLC或半桥LLC结构的谐振变换器。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是现有技术LLC谐振变换器的驱动电路的原理图。

图2是现有技术LLC谐振变换器的轻载纹波图。

图3是本实用新型实施例LLC谐振变换器驱动电路的原理框图。

图4是本实用新型实施例1LLC谐振变换器驱动电路的原理图。

图5是本实用新型实施例2LLC谐振变换器驱动电路的原理图。

图6是本实用新型实施例3LLC谐振变换器驱动电路的原理图。

图7是本实用新型实施例1LLC谐振变换器的轻载纹波图。

[具体实施方式]

本实用新型实施例LLC谐振变换器驱动电路的原理如图3所示，包括驱动芯片、第一延时响应电压滤波支路和第二延时响应电压滤波支路，驱动芯片通过VFB的电平来控制芯片发出驱动信号及什么时候进入跳频模式；第一延时响应电压滤波支路用于控制驱动芯片是否进入跳频模式，通过检测外部输入的电平是否达到内部的基准电平，来控制驱动芯片是否发出驱动信号；第二延时响应电压滤波支路通过引接驱动芯片输出出的原始驱动信号来自动调节LLC谐振变换器的最终驱动信号，通过对空载及轻载的驱动进行整形及分散，控制LLC谐振变换器空载和轻载的纹波大小。

本实用新型实施例1LLC谐振变换器驱动电路的原理如图4所示，包括驱动芯片NCP1397A、电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管D1和延时电容C。其中，驱动芯片的反馈信号引脚接环路反馈电压FVB；电阻R2的第一端接地，第二端接电阻R3的第一端，电阻R3的第二端接驱动芯片的反馈信号引脚FB，延时电容C与电阻R2并接。电阻R3的第一端接驱动芯片的跳频模式控制引脚，电阻R1的第一端接二极管D1的阴极，电阻R1的第二端接驱动芯片的反馈信号引脚Skip/Disable；二极管D1的阳极接驱动芯片的上管PWM驱动信号输出端Mupper。

图5所示本实用新型实施例2LLC谐振变换器驱动电路的与实施例1的区别仅在于，二极管D1的阳极接驱动芯片的下管PWM驱动信号输出端Mlower。

图6所示本实用新型实施例3LLC谐振变换器驱动电路的与实施例1的区别在于，还包括二极管D2，二极管D2的阴极接电阻R1的第一端；二极管D2的阳极接驱动芯片的下管PWM驱动信号输出端Mlower。

其中，NCP1397A芯片的6脚FB为反馈信号引脚。环路反馈电压为VFB，即芯片6脚的输入信号，电平大小在1.1V-5.3V之间变动，用来调节LLC变换器驱动信号频率。

NCP1397A芯片的8脚Skip/Disable为跳频模式控制引脚。VFB信号和驱动信号相互叠加作为芯片8脚的输入信号。设定跳频控制脚位内置的基准电平Vref(skip)的典型值设定为0.66V。当8脚输入信号大于0.66V时，芯片会关闭驱动信号。信号恢复后，当VFB>0.3V时，不经过软启动的过程，芯片可直接启动驱动。

NCP1397A芯片的驱动信号有两个脚位，15脚位Mupper为上管驱动信号引脚，11脚位Mlower为下管驱动信号引脚。设定驱动峰值电平为Vpwm，Vpwm＝Vcc+0.3V，防反压二极管D1导通电平为Vd1(0.7-0.8V)。

谐振变换器处于空载或轻载时，为了平衡谐振腔内的阻抗，开关频率会比重载时有所增加。根据NCP1397A驱动芯片特性，轻载时环路反馈回来的电平也就比重载时要高。根据电路可知有如下关系可进行判断：

空载或轻载时的电压关系为：

$\frac{VFB\×R2}{R2+R3}+\frac{(Vpwm-Vd1)\×R2}{R1+R2}\≥Vref\left(skip\right)$ 式1

重载时的电压关系为：

$\frac{VFB\&times;R2}{R2+R3}+\frac{(Vpwm-Vd1)\&times;R2}{R1+R2}<Vref\left(skip\right)$

电平的大小决定谐振变换器是否工作在跳频模式。

驱动信号的分压信号作用在芯片8脚上，有驱动就会有分压。此分压信号的作用是提前触发跳频模式，作用的时间由C1的大小来限定，通过调节C1的取值，可以相应的控制变换器在空载或轻载时驱动发送的波数。

图2中只有作用在芯片跳频控制脚位上，显示了变换器空载或轻载时的波形，纹波较大。

图2中空载或轻载时的电压关系为：

$\frac{VFB\&times;R2}{R2+R3}\&GreaterEqual;Vref\left(skip\right)$ 式2

重载时的电压关系为： $\frac{VFB\&times;R2}{R2+R3}<Vref\left(skip\right)$

如图7所示，作用在芯片跳频控制脚位上的结果，空载或轻载时纹波明显减小。由式1和式2可知，要想达到同样的Vref(skip)，实施例1中的VFB值要比图4中的VFB要小，作用负载的范围也有所增加。

在现有技术中，以NCP1397A芯片为例，由芯片特性可知，当VFB>0.3V时，不会经过软启动的过程，芯片可直接启动驱动。变换器工作在空载或轻载时，簇状脉冲驱动使电压纹波波动较大，如图4所示。

在本实施例的实施例1中，驱动信号通过分压电阻R1和R2串接到芯片的跳频控制脚位，可以抬高芯片8脚位的电平，当达到控制脚位的阈值电平后会使芯片提早将驱动关闭，形成分散式的簇状驱动，如图7所示。特定负载下，通过控制C1的大小来调节簇状驱动的脉冲个数和分散程度，这样可以有效的控制LLC谐振变换器空载或轻载时纹波的大小，但不应过大。

从以上分析可以看出，在本实用新型的实施例1中只要驱动芯片8脚的电平达到或超过Vref时，芯片就会关掉驱动，当电平恢复到小于Vref时，芯片会重新发出驱动。电阻R1，R2和电容C1的取值可以根据变换器实际的纹波大小来动态设定。

本实用新型的LLC谐振变换器的驱动电路，能广泛适用于全桥LLC和半桥LLC结构，对其他LLC控制芯片同样有参考作用。

以上论述的方案并不限制本实用新型，凡是在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种LLC谐振变换器的驱动电路，包括驱动芯片、第二电阻和第三电阻，驱动芯片的反馈信号引脚接环路反馈电压；第二电阻的第一端接地，第二端接第三电阻的第一端，第三电阻的第二端接驱动芯片的反馈信号引脚；第三电阻的第一端接驱动芯片的跳频模式控制引脚，其特征在于，包括第一电阻和第一二极管，第一电阻的第一端接第一二极管的阴极，第一电阻的第二端接驱动芯片的反馈信号引脚；第一二极管的阳极接驱动芯片的第一PWM驱动信号输出端。

2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，包括第二二极管，第二二极管的阴极接第一电阻的第一端，阳极接驱动芯片的第二PWM驱动信号输出端。

3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述的第一PWM驱动信号是LLC谐振变换器的上管驱动信号，第二PWM驱动信号是LLC谐振变换器的下管驱动信号。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的驱动电路，其特征在于，包括延时电容，延时电容与第二电阻并接。