CN207819770U - 谐振变换器的前馈电路及谐振变换器 - Google Patents

谐振变换器的前馈电路及谐振变换器 Download PDF

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蒲良员
王勇涛
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Abstract

本实用新型公开了一种谐振变换器的前馈电路及谐振变换器，前馈电路包括：采样单元、信号转换单元、隔离单元及滤波单元；采样单元采集谐振变换器的输入电压中的低频纹波信号；信号转换单元接收采样单元输出的低频纹波信号后，转换输出第一PWM信号；隔离单元接收信号转换单元输出的第一PWM信号后，转换输出第二PWM信号；滤波单元接收并转换隔离单元输出的第二PWM信号后输出第二电压信号至谐振变换器的控制电路，控制电路根据第二电压信号调整谐振变换器的开关频率。

Description

谐振变换器的前馈电路及谐振变换器
技术领域
本实用新型涉及一种前馈电路及谐振变换器，具体地说，尤其涉及一种谐振变换器的前馈电路及可抑制输出低频纹波的谐振变换器。
背景技术
输出电压纹波为开关电源的一项重要参数。当开关电源采用市电供电时，输出纹波中除了开关纹波外，往往还包含频率为市电频率整数倍的低频纹波。桥式谐振变换器是一种常用的DC-DC开关电源，其输入电压通常由功率因数校正电路或整流电路提供。输出功率较大时，功率因数校正电路或整流电路的输出侧会有明显的低频纹波，进而影响到桥式谐振电路的输出纹波。因此，抑制低频纹波成为调试桥式谐振电路的一项重要工作。
实用新型内容
因此，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种谐振变换器的前馈电路，其中，包括：
采样单元，采集所述谐振变换器的输入电压中的低频纹波信号；
信号转换单元，接收所述采样单元输出的所述低频纹波信号后，转换输出第一PWM信号；
隔离单元，接收所述信号转换单元输出的所述第一PWM信号后，转换输出第二PWM信号；
滤波单元，接收并转换所述隔离单元输出的所述第二PWM信号后输出第二电压信号至所述谐振变换器的控制电路，所述控制电路根据所述第二电压信号及采集所述谐振变换器的输出电压获得的第三电压信号控制所述谐振变换器的开关频率。
上述的前馈电路，其中，所述采样单元为带通滤波器或者低通滤波器。
上述的前馈电路，其中，所述信号转换单元为PWM信号发生器，所述PWM信号发生器的第一输入端接收所述采样单元输出的低频纹波信号，第二输入端接收载波信号，所述PWM信号发生器将所述低频纹波信号与所述载波信号对比后输出所述第一PWM信号。
上述的前馈电路，其中，所述隔离单元为光耦隔离电路或者变压器隔离电路。
上述的前馈电路，其中，所述滤波单元为无源滤波电路或者有源滤波电路。
本实用新型还提供一种可抑制输出低频纹波的谐振变换器，其中，包括：
主电路模块，所述主电路模块包括依次电性连接的开关电路、谐振电路及输出整流滤波电路；
控制模块，所述控制模块包括：
上述中任一项所述的前馈电路，采集所述谐振变换器的输入电压后并输出第二电压信号；
反馈电路，采集所述谐振变换器的输出电压后输出第三电压信号，
控制电路，接收并根据所述第二电压信号以及第三电压信号，输出驱动控制信号以控制所述谐振变换器的开关频率。
上述的谐振变换器，其中，还包括：
驱动电路，接收并根据所述控制电路输出的所述驱动控制信号，输出驱动信号控制所述谐振变换器的开关电路的开关频率。
上述的谐振变换器，其中，还包括：
第一运算单元，接收所述第二电压信号及所述第三电压信号后输出第四电压信号至所述控制电路，所述控制电路根据所述第四电压信号输出所述驱动控制信号。
上述的谐振变换器，其中，所述反馈电路包括：
第二运算单元，接收所述输出电压与参考电压，并输出第一误差信号；及
误差放大器，接收并放大所述第二运算单元输出的所述第一误差信号后输出所述第三电压信号至所述第一运算单元。
本实用新型针对于现有技术其功效在于：将谐振变换器的输入电压中的低频纹波信号以“电压-PWM-隔离-PWM-电压”为转换路径传递到谐振变换器副边的控制电路上，使得控制电路能够基于转换后的电压信号和谐振变换器的输出电压与参考电压的误差信号控制开关电路的开关频率，从而有效抑制输出的低频纹波信号，同时本实用新型还具有良好的抗干扰能力。
附图说明
图1为本实用新型谐振变换器的结构示意图；
图2为图1中前馈电路的结构示意图；
图3为图2中前馈电路的第一实施例的电路示意图。其中，附图标记为：
主电路模块 11
开关电路 111
谐振电路 112
输出整流滤波电路 113
前馈电路 121
采样单元 1211
第一电阻 R1
第二电阻 R2
第三电阻 R3
第一电容 C1
第二电容 C2
信号转换单元 1212
第一输入端 I1
第二输入端 I2
输出端 O
隔离单元 1213
滤波单元 1214
第三电容 C3
第五电阻 R5
第六电阻 R6
第四电容 C4
第五电容 C5
反馈电路 122
第二运算单元 1221
误差放大器 1222
控制电路 123
驱动电路 13
第一运算单元 14
第二电压信号 Vff
第三电压信号 Vea
参考电压 Vref
输入电压 Vin
输出电压 Vo
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本实用新型作进一步详细描述：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了实施方式和操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
请参照图1-3，图1为本实用新型谐振变换器的结构示意图；图2为图1中前馈电路的结构示意图；图3为图2中前馈电路的第一实施例的电路示意图。如图1-3所示，本实用新型的谐振变换器包含：主电路模块11及控制模块；主电路模块11包括依次电性连接的开关电路111、谐振电路112及输出整流滤波电路113；控制模块包括前馈电路121、反馈电路122及控制电路123；前馈电路121采集谐振变换器的输入电压Vin后并输出第二电压信号Vff；控制模块还包括反馈电路122，反馈电路122采集谐振变换器的输出电压后输出第三电压信号Vea；控制电路123接收并根据第二电压信号Vff和第三电压信号Vea输出驱动控制信号以调整谐振变换器的开关频率。
值得注意的是，在本实施例中以谐振变换器为一桥式谐振变换器为较佳的实施方式，但本实用新型并不以此为限。
进一步地，前馈电路121包括：采样单元1211、信号转换单元1212、隔离单元1213及滤波单元1214；采样单元1211采集谐振变换器的输入电压中的低频纹波信号；信号发生单元1212接收采样单元1211输出的低频纹波信号后，转换输出第一PWM信号；隔离单元1213接收信号转换单元1212输出的第一PWM信号后，转换输出第二PWM信号；滤波单元1214接收并转换隔离单元1213输出的第二PWM信号后输出第二电压信号Vff至谐振变换器的控制电路123，控制电路123根据第二电压信号Vff和第三电压信号Vea输出驱动控制信号调整谐振变换器的开关频率。
其中，采样单元1211为一带通滤波器，包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1及第二电容C2；第一电阻R1、第二电阻R2及第三电阻R3依次串联连接；第一电容C1并联连接于第一电阻R1的两端；第二电容C2并联连接于第三电阻R3的两端。信号转换单元1212为PWM信号发生器，PWM信号发生器的第一输入端I1电性连接于采样单元1211的第二电阻R2、第三电阻R3及第二电容C2，PWM信号发生器的第一输入端接收采样单元1211输出的低频纹波信号，第二输入端I2接收载波信号，PWM信号发生器将低频纹波信号与载波信号对比后输出第一PWM信号，第一PWM信号与低频纹波信号等效。隔离单元1213为光耦隔离电路，光耦隔离电路电性连接于PWM信号发生器的输出端O，光耦隔离电路接收PWM信号发生器输出的第一PWM信号后，转换输出第二PWM信号，其中电压Vcc为光耦隔离电路的副边供电。滤波单元1214为一无源滤波电路，包括：第三电容C3、第五电阻R5、第六电阻R6、第四电容C4及第五电容C5；第三电容C3、第五电阻R5及第六电阻R6依次串联连接后的一端电性连接于光耦隔离电路，另一端电性连接于控制电路123；第四电容C4的一端电性连接于第五电阻R5及第六电阻R6之间的公共连接点上，另一端连接副边的地；第五电容C5的一端电性连接于第六电阻R6及控制电路123的公共连接点上，另一端连接副边的地。
需要说明的是本实用新型并不以此为限，在本实用新型的另一实施例中采样单元1211还可为低通滤波器；在本实用新型的另一实施例中隔离单元1213还可为变压器隔离电路；在本实用新型的再一实施例中滤波单元1214还可为有源滤波电路。
再进一步地，本实用新型谐振变换器还包括驱动电路13，驱动电路13接收并根据控制电路123输出的驱动控制信号，输出驱动信号控制谐振变换器的开关电路111的开关频率。
又进一步地，本实用新型谐振变换器还包括第一运算单元14，第一运算单元14接收第二电压信号Vff及第三电压信号Vea后输出第四电压信号至控制电路123，控制电路123根据第四电压信号输出驱动控制信号，其中以第一运算单元14为一减法器为较佳的实施方式，但本实用新型并不以此为限。
更进一步地，反馈电路122包括：第二运算单元1221及误差放大器1222；第二运算单元1221接收谐振变换器的输出电压Vo与一参考电压Vref，并输出第一误差信号；误差放大器1222接收并放大第二运算单元1221输出的第一误差信号后输出第三电压信号Vea至第一运算单元14。
综上所述，本实用新型将谐振变换器的输入电压中的低频纹波信号以“电压-PWM-隔离-PWM-电压”为转换路径并传递到谐振变换器副边的控制电路上，使得控制电路能够基于转换后的电压信号和谐振变换器的输出电压与参考电压的误差信号控制开关电路的开关频率，从而有效抑制输出的低频纹波信号，同时本实用新型还具有良好的抗干扰能力。
虽然本实用新型已以上述实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，在本实用新型所属技术领域中任何具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视所附的权利要求书所界定的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种谐振变换器的前馈电路，其特征在于，包括：
采样单元，采集所述谐振变换器的输入电压中的低频纹波信号；
信号转换单元，接收所述采样单元输出的所述低频纹波信号后，转换输出第一PWM信号；
隔离单元，接收所述信号转换单元输出的所述第一PWM信号后，转换输出第二PWM信号；
滤波单元，接收并转换所述隔离单元输出的所述第二PWM信号后输出第二电压信号至所述谐振变换器的控制电路，所述控制电路根据所述第二电压信号及采集所述谐振变换器的输出电压获得的第三电压信号控制所述谐振变换器的开关频率。
2.如权利要求1所述的前馈电路，其特征在于，所述采样单元为带通滤波器或者低通滤波器。
3.如权利要求1所述的前馈电路，其特征在于，所述信号转换单元为PWM信号发生器，所述PWM信号发生器的第一输入端接收所述采样单元输出的低频纹波信号，第二输入端接收载波信号，所述PWM信号发生器将所述低频纹波信号与所述载波信号对比后输出所述第一PWM信号。
4.如权利要求1所述的前馈电路，其特征在于，所述隔离单元为光耦隔离电路或者变压器隔离电路。
5.如权利要求1所述的前馈电路，其特征在于，所述滤波单元为无源滤波电路或者有源滤波电路。
6.一种可抑制输出低频纹波的谐振变换器，其特征在于，包括：
主电路模块，所述主电路模块包括依次电性连接的开关电路、谐振电路及输出整流滤波电路；
控制模块，所述控制模块包括：
上述权利要求1-5中任一项所述的前馈电路，采集所述谐振变换器的输入电压后并输出第二电压信号；
反馈电路，采集所述谐振变换器的输出电压后输出第三电压信号，
控制电路，接收并根据所述第二电压信号以及第三电压信号，输出驱动控制信号以控制所述谐振变换器的开关频率。
7.如权利要求6所述的谐振变换器，其特征在于，还包括：
驱动电路，接收并根据所述控制电路输出的所述驱动控制信号，输出驱动信号控制所述谐振变换器的开关电路的开关频率。
8.如权利要求6所述的谐振变换器，其特征在于，还包括：
第一运算单元，接收所述第二电压信号及所述第三电压信号后输出第四电压信号至所述控制电路，所述控制电路根据所述第四电压信号输出所述驱动控制信号。
9.如权利要求8所述的谐振变换器，其特征在于，所述反馈电路包括：
第二运算单元，接收所述输出电压与参考电压，并输出第一误差信号；及
误差放大器，接收并放大所述第二运算单元输出的所述第一误差信号后输出所述第三电压信号至所述第一运算单元。
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