CN211296171U - 一种基于llc谐振腔电流的快速数字式短路保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种基于LLC谐振腔电流的快速数字式短路保护电路，具体涉及保护电路领域，包括MOS管驱动模块、控制模块、信号转换模块、PWM驱动模块以及LLC谐振模块，LLC谐振模块、MOS管驱动模块、控制模块、信号转换模块以及PWM驱动模块之间以此顺序电性连接，所述PWM驱动模块与控制模块电性连接，所述信号转换模块用于转换电信号，控制模块用于比较电信号与参考值的大小并控制场效应管的开和关，该电路能保证在LLC输出短路后，MOS管能在开关周期内停止工作，保证电源的安全稳定，具有普片适应性和实用性。

Description

一种基于LLC谐振腔电流的快速数字式短路保护电路

技术领域

本实用新型涉及保护电路领域，具体来说，涉及一种基于LLC谐振腔电流的快速数字式短路保护电路。

背景技术

现有的LLC短路保护是基于专用的LLC驱动芯片检测谐振腔电流，触发短路保护，但是保护时间过长，对功率器件的电流应力产生很高要求，同时影响系统的稳定性与可靠性。因此，急需一种技术方案来更快速的响应LLC输出短路保护。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型揭示了一种基于LLC谐振腔电流的快速数字式短路保护电路，该电路能保证在LLC输出短路后，MOS管能在的极少数个开关周期内停止工作，保证电源的安全稳定。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于LLC谐振腔电流的快速数字式短路保护电路，其改进之处在于：包括MOS管驱动模块、控制模块、信号转换模块、PWM驱动模块以及LLC谐振模块，LLC谐振模块、MOS管驱动模块、控制模块、信号转换模块以及PWM驱动模块之间以此顺序电性连接，所述PWM驱动模块与控制模块电性连接，所述信号转换模块用于转换电信号，控制模块用于比较电信号与参考值的大小并控制场效应管的开和关；

所述MOS管驱动模块包括场效应管Q1、场效应管Q2、二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2、电容C3以及电流互感器CT，所述场效应管Q1的源极与场效应管Q2的漏极连接，场效应管Q1的漏极连接至二极管D1的负极，二极管D1的正极连接至电流互感器CT的L1端口，电容C3并联在二极管D1的两端，所述场效应管Q2的源极连接至二极管D2的正极，二极管D2的负极与二极管D1的正极连接，电容C2并联在二极管D2的两端，所述电容C1连接在场效应管Q2的漏极与场效应管Q2的源极之间，所述场效应管Q1的栅极和场效应管Q2的栅极均连接PWM驱动模块，所述场效应管Q2的源极还接地，所述电流互感器CT用于获取谐振腔电流。

作为上述技术方案的改进，所述LLC谐振模块包括变压器B1、变压器B2、电感L、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6以及电容C4，所述变压器B1原边的1管脚和变压器B2原边的1管脚连接，所述变压器B1原边的1管脚还连接至电感L一端，另一端连接至电流互感器CT的L2端口，所述变压器B1原边的2管脚和变压器B2原边的2管脚连接；所述变压器B2原边的2管脚还连接在场效应管Q1源极和场效应管Q2的漏极之间；变压器B1副边的3管脚连接二极管D3负极、二极管D5负极、电容C4一端，所述电容C4另一端接地，所述变压器B2副边的4管脚连接二极管D3正极、二极管D4负极、二极管D5正极、二极管D6负极，所述二极D6正极连接电容C4的另一端，所述变压器B1副边的4管脚与变压器B2副边的3管脚连接。

作为上述技术方案的改进，所述信号转换模块包括二极管组件和电阻组件，所述二极管组件包括二极管D7、二极管D8、二极管D9以及二极管D10，所述二极管D7的负极和二极管D8的正极均与电流互感器CT的K2端口连接，二极管D7的正极连接电阻组件，所述二极管D8的负极与二极管D9的负极连接，所述二极管D9的正极与电流互感器CT的K1端口连接，所述二极管D10负极与电流互感器CT的K1端口连接，二极管D10的正极与二极管D7的正极连接；

所述电阻组件包括电阻R1、电阻R2以及电阻R3，所述电阻R3一端与二极管D7的正极连接，另一端与控制模块连接，所述电阻R1一端连接在电阻R3与二极管D9负极之间，另一端与二极管D7的正极连接，所述电阻R2一端连接在电阻R3与控制模块之间，另一端与二极管D7的正极连接，所述电阻R2的两端并联有电容C5，所述电容C5一端连接输出地。

作为上述技术方案的改进，所述控制模块包括芯片U1，所述芯片U1的型号为DSPIC33EP64GS502。

本实用新型的有益效果是：经过电路上的改进，控制模块监控电信号幅值的高低，来控制MOS管模块电路的启停，LLC输出短路后，MOS管能在的极少数个开关周期内停止工作，保证电源的安全稳定。

附图说明

图1是本实用新型的一种基于LLC谐振腔电流的快速数字式短路保护电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本实用新型创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

如图1所示，本实用新型揭示了一种基于LLC谐振腔电流的快速数字式短路保护电路，包括MOS管驱动模块100、控制模块200、信号转换模块300、PWM驱动模块400以及LLC谐振模块500，LLC谐振模块500、MOS管驱动模块100、控制模块200、信号转换模块300以及PWM驱动模块400之间以此顺序电性连接，所述PWM驱动模块400与控制模块200电性连接，所述信号转换模块300用于转换电信号，控制模块200用于比较电信号与参考值的大小并控制场效应管的开和关。

所述MOS管驱动模块100包括场效应管Q1、场效应管Q2、二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2、电容C3以及电流互感器CT，所述场效应管Q1的源极与场效应管Q2的漏极连接，场效应管Q1的漏极连接至二极管D1的负极，二极管D1的正极连接至电流互感器CT的L1端口，电容C3并联在二极管D1的两端，所述场效应管Q2的源极连接至二极管D2的正极，二极管D2的负极与二极管D1的正极连接，电容C2并联在二极管D2的两端，所述电容C1连接在场效应管Q2的漏极与场效应管Q2的源极之间，所述场效应管Q1的栅极和场效应管Q2的栅极均连接PWM驱动模块400，所述场效应管Q2的源极还接地，所述电流互感器CT用于获取谐振腔电流，该电路能保证在LLC输出短路后，MOS管驱动模块100能在开关周期内停止工作，保证电源的安全稳定。

在上述实施例中，所述MOS管驱动模块100接收PWM给的驱动信号，驱动场效应管Q1和场效应管Q2，结合各个电容和二极管，控制场效应管的开启和关闭。

进一步的，所述LLC谐振模块500包括变压器B1、变压器B2、电感L、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6以及电容C4，所述变压器B1原边的1管脚和变压器B2原边的1管脚连接，所述变压器B1原边的1管脚还连接至电感L一端，另一端连接至电流互感器CT的L2端口，所述变压器B1原边的2管脚和变压器B2原边的2管脚连接；所述变压器B2原边的2管脚还连接在场效应管Q1源极和场效应管Q2的漏极之间；变压器B1副边的3管脚连接二极管D3负极、二极管D5负极、电容C4一端，所述电容C4另一端接地，所述变压器B2副边的4管脚连接二极管D3正极、二极管D4负极、二极管D5正极、二极管D6负极，所述二极D6正极连接电容C4的另一端，所述变压器B1副边的4管脚与变压器B2副边的3管脚连接。

在上述实施例中，所述LLC谐振模块500用于将输入端电压转化为输出端需求的电压，并实现隔离作用，控制模块200可以接受电路中的电压信号，供数字控制使用。

再进一步的，所述信号转换模块300包括二极管组件和电阻组件，所述二极管组件包括二极管D7、二极管D8、二极管D9以及二极管D10，所述二极管D7的负极和二极管D8的正极均与电流互感器CT的K2端口连接，二极管D7的正极连接电阻组件，所述二极管D8的负极与二极管D9的负极连接，所述二极管D9的正极与电流互感器CT的K1端口连接，所述二极管D10负极与电流互感器CT的K1端口连接，二极管D10的正极与二极管D7的正极连接，所述电阻组件包括电阻R1、电阻R2以及电阻R3，所述电阻R3一端与二极管D7的正极连接，另一端与控制模块200连接，所述电阻R1一端连接在电阻R3与二极管D9负极之间，另一端与二极管D7的正极连接，所述电阻R2一端连接在电阻R3与控制模块200之间，另一端与二极管D7的正极连接，所述电阻R2的两端并联有电容C5，所述电容C5一端连接输出地。

在上述实施例中，信号转换模块300用于接收CT采集的谐振腔电流信号并转化为能被控制模块200识别的电压信号。

另外，所述控制模块200包括芯片U1，所述芯片U1的型号为DSPIC33EP64GS502，为数字信号控制器，所述数字信号控制器内部具有高速模拟比较器功能，该电路不局限于此芯片，能够具有高速模拟比较器功能的芯片即可。

本实用新型的一种基于LLC谐振腔电流的快速数字式短路保护电路原理：电流互感器CT获取谐振腔电流，信号转换模块300将谐振腔电流信号转化为控制模块200能捕捉的电压信号，控制模块200内部的高速模拟比较器将捕捉到的电压信号与程序设定的参考信号进行比较,当捕捉到的电压信号超过参考值，芯片U1将停止发出PWM驱动信号给PWM驱动模块400，所述的PWM模块400同时将停止给MOS场效应管发送驱动信号，驱动MOS场效应管将即马上停止工作，保持关断状态。

本实用新型的有益效果是：经过电路上的改进，控制模块监控电信号值的高低，来控制MOS管模块电路的启停，LLC输出短路后，MOS管能在的极少数个开关周期内停止工作，保证电源的安全稳定。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围。

Claims (4)

1.一种基于LLC谐振腔电流的快速数字式短路保护电路，其特征在于：包括MOS管驱动模块、控制模块、信号转换模块、PWM驱动模块以及LLC谐振模块，LLC谐振模块、MOS管驱动模块、控制模块、信号转换模块以及PWM驱动模块之间以此顺序电性连接，所述PWM驱动模块与控制模块电性连接，所述信号转换模块用于转换电信号，控制模块用于比较电信号与参考值的大小并控制场效应管的开和关；

所述MOS管驱动模块包括场效应管Q1、场效应管Q2、二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2、电容C3以及电流互感器CT，所述场效应管Q1的源极与场效应管Q2的漏极连接，场效应管Q1的漏极连接至二极管D1的负极，二极管D1的正极连接至电流互感器CT的L1端口，电容C3并联在二极管D1的两端，所述场效应管Q2的源极连接至二极管D2的正极，二极管D2的负极与二极管D1的正极连接，电容C2并联在二极管D2的两端，所述电容C1连接在场效应管Q2的漏极与场效应管Q2的源极之间，所述场效应管Q1的栅极和场效应管Q2的栅极均连接PWM驱动模块，所述场效应管Q2的源极还接地，所述电流互感器CT用于获取谐振腔电流。

2.根据权利要求1所述的一种基于LLC谐振腔电流的快速数字式短路保护电路，其特征在于：所述LLC谐振模块包括变压器B1、变压器B2、电感L、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6以及电容C4，所述变压器B1原边的1管脚和变压器B2原边的1管脚连接，所述变压器B1原边的1管脚还连接至电感L一端，另一端连接至电流互感器CT的L2端口，所述变压器B1原边的2管脚和变压器B2原边的2管脚连接；所述变压器B2原边的2管脚还连接在场效应管Q1源极和场效应管Q2的漏极之间；变压器B1副边的3管脚连接二极管D3负极、二极管D5负极、电容C4一端，所述电容C4另一端接地，所述变压器B2副边的4管脚连接二极管D3正极、二极管D4负极、二极管D5正极、二极管D6负极，所述二极管D6正极连接电容C4的另一端，所述变压器B1副边的4管脚与变压器B2副边的3管脚连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于LLC谐振腔电流的快速数字式短路保护电路，其特征在于：所述信号转换模块包括二极管组件和电阻组件，所述二极管组件包括二极管D7、二极管D8、二极管D9以及二极管D10，所述二极管D7的负极和二极管D8的正极均与电流互感器CT的K2端口连接，二极管D7的正极连接电阻组件，所述二极管D8的负极与二极管D9的负极连接，所述二极管D9的正极与电流互感器CT的K1端口连接，所述二极管D10负极与电流互感器CT的K1端口连接，二极管D10的正极与二极管D7的正极连接；

所述电阻组件包括电阻R1、电阻R2以及电阻R3，所述电阻R3一端与二极管D7的正极连接，另一端与控制模块连接，所述电阻R1一端连接在电阻R3与二极管D9负极之间，另一端与二极管D7的正极连接，所述电阻R2一端连接在电阻R3与控制模块之间，另一端与二极管D7的正极连接，所述电阻R2的两端并联有电容C5，所述电容C5一端连接输出地。

4.根据权利要求1所述的一种基于LLC谐振腔电流的快速数字式短路保护电路，其特征在于：所述控制模块包括芯片U1，所述芯片U1的型号为DSPIC33EP64GS502。

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