CN206294082U - 一种llc谐振变换器及其控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种LLC谐振变换器及其控制装置，它涉及一种LLC谐振变换器拓扑电路，以及这种电路下的控制装置。本实用新型降低了现有LLC谐振变换器输出电流纹波，减小输出滤波电容，同时减小了开关管和功率二极管的电流应力。同时也提高了变换器的功率密度。本实用新型的LLC谐振变换器及其控制装置包括谐振变换器主电路部分、前馈电路部分、反馈电路部分、控制电路部分以及驱动电路部分。本实用新型提供一种大功率场合下，LLC谐振变换器，优点在于降低功率管应力，降低输出电流纹波，使成本大大降低。同时，设计前馈装置，通过前馈装置消除输入纹波对输出纹波的影响。

Description

一种LLC谐振变换器及其控制装置
技术领域
本实用新型涉及一种LLC谐振变换器及其控制装置，具体涉及一种LLC谐振变换器电路、控制装置，属于大功率DCDC变换器领域。
背景技术
随着系统性能的不断提高，对DCDC变换器的效率、体积及性能提出了更高要求。随着功率需求的增大，母线电压受到管压降限制，采用三电平，不仅增加电源成本而且还增加了控制难度。随着功率的提升，势必纹波电流也随之增大，抑制纹波电流成为LLC谐振变换器的有一个课题。根据LLC谐振变换器的特点，输入纹波通过谐振电路、整流电路传递到输出端，仅仅利用变换器输出端的反馈跟踪很难达到抑制目的。
发明内容
为了解决现有技术问题，本实用新型提供一种适用在大功率场合下，低输出纹波并带有前馈装置的LLC谐振变换器及其控制装置。
本实用新型的技术方案是：一种LLC谐振变换器及其控制装置，包括一种输入串联型交错并联LLC谐振变换器主电路、驱动电路、DSP主控芯片及其外围电路、输出电压采样反馈电路、输入电压采样前馈电路。
谐振变换器输入端通过C1、C2串联分压，分别接两组全桥开关管，后接谐振电路，经过高频主变压器全波整流，并联到输出滤波电容Co。DSP主控芯片及其电路用以将采样得到的输入输出电压，进行数字闭环算法，将得到的数字量赋值给DSP中ePWM模块相应寄存器，通过EPWM模块将PWM驱动信号发给驱动电路。驱动电路将PWM信号隔离放大，发送给LLC谐振变换器开关管栅极。反馈采样电路：将输出电压进行分压、滤波反馈给DSP主控芯片。前馈采样电路：将输入电压除了分压、滤波以外还需进行隔离，将信号前馈给DSP主控芯片。
以上所述LLC谐振变换器采用输入端电容，这样在大功率应用场合，PFC 输出母线电压被平分，这就不会受管压降问题的限制，管子的应力减小。输出端两路 LLC 经整流管整流后的输出电流叠加，既简化了拓扑结构又解决了实际问题。保证了电流连续并降低了纹波，同时，流过开关管和功率二极管的电流为总输出电流的一半，减小了开关管和功率二极管的电流应力，使输出电压的频率为基本变换器输出电压频率的两倍，从而使输出滤波电容减小。同时也提高了变换器的功率密度。使得LLC在中大功率领域的应用越来越广泛。加入前馈电路，使得DSP主控芯片可以进行前馈算法，抑制输入纹波对输出的影响。
附图说明
图1，现有技术LLC谐振变换器电路原理图。
图2，本实用新型的LLC谐振变换器原理图。
图3，本实用新型LLC谐振变换器及其控制装置结构图。
图4，本实用新型驱动电路装置具体电路图。
图5本实用新型采样前馈装置具体电路图。
图6本实用新型采样反馈装置具体电路图。
具体实施方式
结合附图说明本实用新型的具体实施方式，本实用新型是一种LLC谐振变换器及其控制装置，包括一种输入串联型交错并联LLC谐振变换器主电路、驱动电路、DSP主控芯片及其外围电路、输出电压采样反馈电路、输入电压采样前馈电路。
如图2所示，本实用新型LLC谐振电路，包括输入电容C1、C2，开关网络110，谐振网络111，整流电路112，滤波电容Co和负载Ro。开关网络110，谐振网络111，整流电路112分别通过变压器进行耦合。该拓扑从输入端看属于电容串联结构，该结构的交错并联LLC 的主路与辅路电压可以上下浮动，由于输入阻抗不等，主路与辅路谐振腔的输入电压也随着变化。跟传统的LLC谐振变换器相比，相当于引入一个负反馈，减小了不均流程度。LLC谐振变换器采用输入端串联电容，大功率应用场合，PFC 输出母线电压被平分，管子的应力减小。输出端两路 LLC 经整流电路112后的输出电流叠加，既简化了拓扑结构又解决了实际问题。保证了电流连续并降低了纹波。
如图3所示，为新型LLC谐振变换器及其控制装置结构图。包括LLC谐振变换器的原边120，副边121，驱动电路122，采样前馈电路123，DSP控制算法124，采样反馈电路125。谐振变换器输入端通过C1、C2串联分压，分别接两组全桥开关管，后接谐振电路，经过高频主变压器全波整流，并联到输出滤波电容Co。DSP主控芯片及其电路用以将采样得到的输入输出电压，进行数字闭环算法，将得到的数字量赋值给DSP中EPWM模块相应寄存器，通过ePWM模块将PWM驱动信号发给驱动电路122。驱动电路将PWM信号隔离放大，发送给LLC谐振变换器开关管栅极。反馈采样电路125：将输出电压进行分压、滤波反馈给DSP主控芯片。前馈采样电路123：将输入电压除了分压、滤波以外还需进行隔离，将信号前馈给DSP主控芯片。通过图3，可知变换器高频变压器将系统分成原副边两大回路，主控芯片DSP放在系统的副边，而DSP需要控制变换器原边开关管，以及采样输入电压，就需要在驱动电路部分和采样前馈部分加入隔离电路。
如图4所示，为驱动电路装置具体电路图，包括电压转换芯片130、图腾柱131、隔离变压器132。其中TL4427芯片130实现3.3V到12V的电平变换。T1、T2为其隔离变压器。为三极管Q1、Q2、Q3、Q4组成的图腾柱131放大TL4427输出的驱动电流，从而提高驱动电路的驱动能力，其中二极管D1、D2、D3、D4为隔离变压器提供能量释放回路。栅极电阻R 1和R 2防止开关管内部寄生震荡，同时限制门极驱动电流；二极管D 5、D 6在开关管关断时为其提供抽流回路，加速开关管的关断。
如图5所示，为采样反馈电路结构图，包括隔离电路的输入部分201、线性光耦202、隔离电路的输出部分203、滤波电路204。其中隔离电路的输入部分包括电阻R1、电容C1、运算放大器A1和线性光耦的LED和PD1。隔离电路的输出部分包括电阻R3、电容C2、PD2和运算放大器A2。设采样反馈电路的输入电压为Vin,输出电压为Vout，LED上的电流为IF, 二极管PD1上的电流为IPD1，二极管PD2上的电流为IPD2。运算放大器A1的作用是把采样电压信号变成电流信号，运算放大器A2的作用是把光耦输出的电流信号变成电压信号。该电路放大比例为kR3/ R1,其中K为常数。最后经过滤波模块将电压送至DSP进行处理。
如图6所示为采样前馈电路图。包括分压电路221、电压跟随器222、滤波电路223。电阻R5、 R6、R7 和电容C4、 C5构成了分压电路，对采集的电压分压。从LLC谐振变换器的原边采集的电压，经过分压电路后作为采样前馈电路的输入。电压跟随器在电路中可以起到阻抗匹配的作用，使得后级电路能够更好地工作，同时可以起到隔离电路的效果。电阻R8和电容C6构成RC滤波器，对电压进行滤波，得到较为干净、平滑的电压信号。电压输入到数字信号处理器进行处理。

Claims (3)

1.一种LLC谐振变换器及其控制装置，包括一种输入串联型交错并联LLC谐振变换器主电路、驱动电路、DSP主控芯片及其外围电路、输出电压采样反馈电路、输入电压采样前馈电路，谐振变换器输入端通过C1、C2串联分压，分别接两组全桥开关管，后接谐振电路，经过高频主变压器全波整流，并联到输出滤波电容Co，DSP主控芯片及其电路用以将采样得到的输入输出电压，进行数字闭环算法，将得到的数字量赋值给DSP中EPWM模块相应寄存器，通过EPWM模块将PWM驱动信号发给驱动电路，驱动电路将PWM信号隔离放大，发送给LLC谐振变换器开关管栅极，反馈采样电路：将输出电压进行分压、滤波反馈给DSP主控芯片，前馈采样电路：将输入电压除了分压、滤波以外还需进行隔离，将信号前馈给DSP主控芯片。
2.根据权利要求1所述一种LLC谐振变换器及其控制装置，其特征在于：所述LLC谐振变换器采用输入端串联输出端的全桥并联交错LLC谐振变换器。
3.根据权利要求2所述一种LLC谐振变换器及其控制装置，其特征在于：基于LLC谐振变换器的控制部分，设备分别是驱动电路部分、主控电路部分、采样反馈电路、采样前馈电路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111901932A (zh) * 2020-08-24 2020-11-06 海信视像科技股份有限公司 显示装置
CN113346774A (zh) * 2021-07-14 2021-09-03 合肥工业大学 一种基于输入电压反馈的llc变换器控制方法
CN115025388A (zh) * 2022-06-24 2022-09-09 深圳邦健生物医疗设备股份有限公司 基于llc谐振变换的除颤仪高压产生电路和方法
US11825577B2 (en) 2020-08-24 2023-11-21 Hisense Visual Technology Co., Ltd. Display apparatus and step power circuit

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