CN206379880U - Boost升压与半桥llc两级组合振动控制电源电路 - Google Patents

Abstract

BOOST升压与半桥LLC两级组合振动控制电源电路，包括输入滤波电路、全桥变换电路、输出滤波电路、辅助电源电路、控制芯片和单片机，全桥变换电路采用BOOST升压变换电路和半桥LLC变换电路两级电路组成，输入滤波电路与BOOST升压变换电路连接，半桥LLC变换电路与输出滤波电路连接，辅助电源电路与BOOST升压变换电路、半桥LLC变换电路、控制芯片和单片机连接。本实用新型的电源电路经过BOOST升压后经半桥LLC变换电路组成的DC/DC变换电路实现电压的高频变换，通过驱动的对称控制，实现电路的软开关特性，既能检修开关管MOS的开关损耗，能使电源工作于较高的开关频率，缩小了电源的体积。

Description

BOOST升压与半桥LLC两级组合振动控制电源电路

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种基于BOOST升压与半桥LLC两级组合振动控制电源电路。

背景技术

目前有些振动控制装置控制的负载包含有20个，负载特性也很特殊，均为感性负载，负载电流为50毫秒一个周期的正弦波动，最大约为100安培，工作频率为20Hz，这样的负载特性对电源的性能要求很高，为了满足负载的使用要求，振动主动控制电源的功率为有效值6000W(85V)+500W(24V)，峰值功率为有效功率的1.414倍，功率大但体积小且必须满足感性负载的使用要求成为振动主动控制电源的要求。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能够缩小电源体积，具有较好的EMC特性能够实现软开关特性的BOOST升压与半桥LLC两级组合振动控制电源电路。

本实用新型所采取的技术方案：

BOOST升压与半桥LLC两级组合振动控制电源电路，包括输入滤波电路、全桥变换电路、输出滤波电路、辅助电源电路、控制芯片和单片机，输入滤波电路采用差模和共模的组合滤波电路，全桥变换电路采用BOOST升压变换电路和半桥LLC变换电路两级电路组成，输入滤波电路与BOOST升压变换电路连接，半桥LLC变换电路与输出滤波电路连接，辅助电源电路与BOOST升压变换电路、半桥LLC变换电路、控制芯片和单片机连接。

所述的输入滤波电路为差模和共模组合滤波电路，包括第一差模电容、第二差模电容、第一差模滤波电感和第二差模滤波电感，第一差模电容的一端与电源输入端的L线连接，第一差模电容的另一端接地，第二差模电容的一端与电源输入端的N线连接，第二差模电容的另一端接地，L线和N线通过差模电容后再分别经过第一差模滤波电感和第二差模滤波电感与全桥变换电路连接。

所述的BOOST升压变换电路包括三相整流桥，升压电感、MOS管、电流检测互感器、升压二极管和四个输出电容，三相整流桥与输入滤波电路连接，三相整流桥正极并联连接两条升压支路，每条支路上升压电感和升压二极管串接，每条支路的上升压电感与MOS管的漏极连接并通过电流检测互感器接地，升压二极管的阴极与四个输出电容的阳极连接，输出电容的阴极接地。

所述的半桥LLC变换电路包括串联的高频MOS管、两个主功率变压器、并联的四组次级整流二极管、谐振电感、谐振电容、电流检测互感器、滤波电感和多个输出滤波电容，两个初级串联的主功率变压器连接一个电流检测互感器、一个谐振电感和一个谐振电容与第二个高频MOS管并联，主功率变压器的四组次级整流二极管并联，四组次级整流二极管并联四组输出滤波电容后连接∏型滤波器的滤波电感、可变电容和输出滤波电容。

所述的BOOST升压变换电路的升压支路上升压电感与升压二极管的阳极连接。

所述的辅助电源包括电阻、二极管、MOS管和变压器，电源正负极间接电容，电源正极经过第一电阻与第一二极管负极连接，第一二极管正极连接MOS管并经过第三电阻连接电源负极，MOS管的栅极连接第二电阻并与第三电阻连接，电源正极与第一电阻并联第二电容，电源正极与第一电阻和第一二极管并联的变压器的初级输入端与MOS管的漏极连接，变压器的次级输出端连接第二二极管的正极，第二二极管的正极连接连个电容，一个为极性电容，一个为输出滤波电容。

本实用新型的有益效果：本实用新型的电源电路经过BOOST升压后经半桥LLC变换电路组成的DC/DC变换电路实现电压的高频变换，半桥LLC变换电路通过驱动的对称控制，工作频率工作于谐振电感和谐振电容附近，实现电路的软开关特性，既能检修开关管MOS的开关损耗，能使电源工作于较高的开关频率，缩小了电源的体积，减轻了重量，电源的控制、监控及驱动所需的电压由辅助电源电路完成，辅助电源采用反激电路结构，具有结构简单、可靠性高，适宜多路输出的优点。

附图说明

图1为本实用新型的总体方案图。

图2为本实用新型的输入滤波电路图。

图3为本实用新型的BOOST升压变换电路图。

图4为本实用新型的半桥LLC变换电路图。

图5为本实用新型的辅助电源主电路图。

具体实施方式

BOOST升压与半桥LLC两级组合振动控制电源电路，包括输入滤波电路、全桥变换电路、输出滤波电路、辅助电源电路、控制芯片和单片机，输入滤波电路采用差模和共模的组合滤波电路，全桥变换电路采用BOOST升压变换电路和半桥LLC变换电路两级电路组成，输入滤波电路与BOOST升压变换电路连接，半桥LLC变换电路与输出滤波电路连接，辅助电源电路与BOOST升压变换电路、半桥LLC变换电路、控制芯片和单片机连接，单片机连接到半桥LLC变换电路。

所述的输入滤波电路为差模和共模组合滤波电路，包括第一差模电容C1、第二差模电容C2、第一差模滤波电感L1和第二差模滤波电感L2，第一差模电容C1的一端与电源输入端的L线连接，第一差模电容C1的另一端接地，第二差模电容C2的一端与电源输入端的N线连接，第二差模电容C2的另一端接地，L线和N线通过差模电容后再分别经过第一差模滤波电感L1和第二差模滤波电感L2与全桥变换电路连接。第一差模电容C1、第二差模电容C2、第一差模滤波电感L1和第二差模滤波电感L2组成共模滤波电路为双通到网络，既能滤除外界的共模噪声，避免噪声对电源正常工作的影响，又能将电源产生的共模噪声滤除，避免电源产生的共模噪声对外界其他电子设备的影响。通过该电路并配合主电路的软开关特性，能较好的实现电路的EMC特性。

所述的BOOST升压变换电路包括三相整流桥D1，第一升压电感L1、第二升压电感L2、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第一电流检测互感器CT1、第二电流检测互感器CT2、升压二极管D2和四个输出电容，三相整流桥D1与输入滤波电路连接，三相整流桥D1正极并联连接两条升压支路，每条支路上升压电感和升压二极管D2串接，每条支路的上升压电感与MOS管的漏极连接并通过电流检测互感器接地，升压二极管的阴极与四个输出电容的阳极连接，输出电容的阴极接地。输入电压经过输入滤波电路后经过整流桥D1变换为脉动直流量，通过第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的开通在BOOST升压电感L1、L2上储存能量，在MOS管关断时将此能量通过升压电感L1、L2和二极管D2将先前储存的能量释放到输出电容C1、C2、C3、C4上实现升压变换，电路采用交错升压架构，两路驱动之间通过相隔180度而实现交错工作，每相的电流应力为单相电路的一半，从而减轻了功率器件的电流应力和热应力，提供了电源的可靠性。

所述的半桥LLC变换电路包括串联的高频MOS管Q1和高频MOS管Q2、两个主功率变压器T1和主功率变压器T2、并联的四组次级整流二极管D1、次级整流二极管D2、次级整流二极管D3和次级整流二极管D4、谐振电感L1、谐振电容C3、电流检测互感器T3、滤波电感L2和多个输出滤波电容，两个初级串联的主功率变压器T1和主功率变压器T2连接一个电流检测互感器T3、一个谐振电感L1和一个谐振电容C3与第二个高频MOS管Q2并联，主功率变压器的四组次级整流二极管D1、次级整流二极管D2、次级整流二极管D3和次级整流二极管D4并联，四组次级整流二极管并联四组输出滤波电容后连接∏型滤波器的滤波电感L2、可变电容CM1和输出滤波电容。电路经过BOOST升压变换电路后经半桥LLC变换电路组成的DC/DC变换电路，实现电压的高频变换，主功率变压器T1、T2，采用初级串联、次级并联的工作方式，两只变压器的使用实现了变压器体积的分散和热的均分，避免了热的过度集中引起的散热困难问题，输出整流二极管D1、D2、D3、D4采用全波整流方式，该整流方式是适合于低压输出的整流方式，较全桥整流方式具有压降低的特点。D1、D2将次级整流二极管反向恢复而产生的电压尖峰进行箝位，同时将谐振能量回馈母线。半桥LLC电路的谐振电感L1，谐振电容C3，电流检测互感器T3，用于检测初级测电流用于输出短路状态下的过流保护，输出滤波电感L2及之后的器件组成输出滤波电路，用于降低输出电压的纹波，使之满足用电设备对输出电压低纹波的需求。

半桥LLC变换电路通过驱动的对称控制，工作频率工作于谐振电感L1和谐振电容C3的谐振频率附近，实现电路的软开关特性，电路软开关的实现，既能减小开关管高频MOS管Q1和高频MOS管Q2的开关损耗，能使电源工作于较高的开关频率，缩小了电源的体积，减轻了重量。同时软开关的实现提高了变换器的效率，减轻了对散热的需求。软开关的工作方式大幅降低了开关管开关过程中产生的di/dt和dv/dt，降低了电源工作产生的EMI量级，减轻了电源输入滤波器的压力。电流检测互感器T3提供快速的过流保护功能，能将电源在短路状态下的短路电流保持在合理的范围内，从而使电源的功率器件的电流应力在极端状态下也保持在合理的范围内，从而提高电源运行的可靠性。

所述的BOOST升压变换电路的升压支路上升压电感与升压二极管D2的阳极连接。

所述的辅助电源包括电阻、二极管、MOS管Q1和变压器T1，电源正负极间接电容C1，电源正极经过第一电阻R1与第一二极管D1负极连接，第一二极管D1正极连接MOS管Q1并经过第三电阻R3连接电源负极，MOS管Q1的栅极连接第二电阻R2并与第三电阻R3连接，电源正极与第一电阻R1并联第二电容C2，电源正极与第一电阻R1和第一二极管D1并联的变压器T1的初级输入端与MOS管Q1的漏极连接，变压器T1的次级输出端连接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的正极连接两个电容，一个为极性电容C3，一个为输出滤波电容C4。电源的控制、监控及驱动所需的电压由辅助电源电路完成，辅助电源采用反激电路结构，该电源具有结构简单、可靠性高、适宜多路输出等优点，其输出电压为前级、后极及监控单元提供供电电压。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.BOOST升压与半桥LLC两级组合振动控制电源电路，其特征在于，包括输入滤波电路、全桥变换电路、输出滤波电路、辅助电源电路、控制芯片和单片机，输入滤波电路采用差模和共模的组合滤波电路，全桥变换电路采用BOOST升压变换电路和半桥LLC变换电路两级电路组成，输入滤波电路与BOOST升压变换电路连接，半桥LLC变换电路与输出滤波电路连接，辅助电源电路与BOOST升压变换电路、半桥LLC变换电路、控制芯片和单片机连接。

2.根据权利要求1所述的BOOST升压与半桥LLC两级组合振动控制电源电路，其特征在于，所述的输入滤波电路为差模和共模组合滤波电路，包括第一差模电容、第二差模电容、第一差模滤波电感和第二差模滤波电感，第一差模电容的一端与电源输入端的L线连接，第一差模电容的另一端接地，第二差模电容的一端与电源输入端的N线连接，第二差模电容的另一端接地，L线和N线通过差模电容后再分别经过第一差模滤波电感和第二差模滤波电感与全桥变换电路连接。

3.根据权利要求1所述的BOOST升压与半桥LLC两级组合振动控制电源电路，其特征在于，所述的BOOST升压变换电路包括三相整流桥，升压电感、MOS管、电流检测互感器、升压二极管和四个输出电容，三相整流桥与输入滤波电路连接，三相整流桥正极并联连接两条升压支路，每条支路上升压电感和升压二极管串接，每条支路的上升压电感与MOS管的漏极连接并通过电流检测互感器接地，升压二极管的阴极与四个输出电容的阳极连接，输出电容的阴极接地。

4.根据权利要求1所述的BOOST升压与半桥LLC两级组合振动控制电源电路，其特征在于，所述的半桥LLC变换电路包括串联的高频MOS管、两个主功率变压器、并联的四组次级整流二极管、谐振电感、谐振电容、电流检测互感器、滤波电感和多个输出滤波电容，两个初级串联的主功率变压器连接一个电流检测互感器、一个谐振电感和一个谐振电容与第二个高频MOS管并联，主功率变压器的四组次级整流二极管并联，四组次级整流二极管并联四组输出滤波电容后连接∏型滤波器的滤波电感、可变电容和输出滤波电容。

5.根据权利要求3所述的BOOST升压与半桥LLC两级组合振动控制电源电路，其特征在于，所述的BOOST升压变换电路的升压支路上升压电感与升压二极管的阳极连接。

6.根据权利要求1所述的BOOST升压与半桥LLC两级组合振动控制电源电路，其特征在于，所述的辅助电源包括电阻、二极管、MOS管和变压器，电源正负极间接电容，电源正极经过第一电阻与第一二极管负极连接，第一二极管正极连接MOS管并经过第三电阻连接电源负极，MOS管的栅极连接第二电阻并与第三电阻连接，电源正极与第一电阻并联第二电容，电源正极与第一电阻和第一二极管并联的变压器的初级输入端与MOS管的漏极连接，变压器的次级输出端连接第二二极管的正极，第二二极管的正极连接连个电容，一个为极性电容，一个为输出滤波电容。