CN214380619U

CN214380619U - 谐振芯片的最小驱动频率调节电路及llc变换器

Info

Publication number: CN214380619U
Application number: CN202120336644.3U
Authority: CN
Inventors: 王明月; 朱伟贵
Original assignee: Hunan Megmit Electric Technology Co ltd
Current assignee: Hunan Megmit Electric Technology Co ltd
Priority date: 2021-02-05
Filing date: 2021-02-05
Publication date: 2021-10-08
Anticipated expiration: 2031-02-05

Abstract

本实用新型公开了谐振芯片的最小驱动频率调节电路及LLC变换器，通过调节电流控制模块的电阻，来调节RT引脚电流，使LLC变换器输出不同大小的最小驱动频率，以适配LLC变换器输出的不同大小的工作电压，能改善了LLC变换器在宽范围输出时，使变换器始终工作在容性区和最佳的增益区间，增加系统的稳定性，提高变换器的工作效率。

Description

谐振芯片的最小驱动频率调节电路及LLC变换器

技术领域

本实用新型涉及谐振芯片以及LLC变换器的控制电路设计领域，尤其涉及谐振芯片的最小驱动频率调节电路及LLC变换器。

背景技术

LLC变换器作为一种常用的DC/DC拓扑结构有着高效率，结构简单，体积小，抗干扰能力强，EMI良好等优点。高效率是通过实现开关管的软开通，减少半导体器件的损耗来实现的，以此实现减少半导体器件的损耗，提高系统整体的功率密度，如图1所示，主要工作原理是实现原边两个开关管的零电压(ZVS)开通和零电流关断(ZCS)。开关管在导通前，电流先从开关MOS管的体二极管(S到D)内流过，开关MOS管D-S之间电压被箝位在接近0V (二极管压降)，此时让开关MOS管导通，实现零电压导通；当工作在谐振频率时，在关断时，因原边电流谐振到励磁电流(接近0)，使得关断时为零电流关断，副边二极管也为零电流关断。通过调控开关管的开关频率来改变谐振电容和谐振电感上的分压，以此调整输出范围。

如图2所示，根据拓扑结构列出传递函数：

从传递函数图表中可以看到不同的输出电压负载下有对应不同的品质因数Q值，不同的 Q值对应有不同的最大增益及和最小驱动频率，在最小驱动频率的左侧为容性区，右侧为感性区，为实现ZVS和可靠性需工作在右侧区，为了避开容性区不同的输出电压下应有不同的最小驱动频率限制，模拟IC(即其谐振芯片)的最小驱动频率是通过调节谐振芯片RT引脚 (即4引脚)的电流进行调节，如果电流固定则最小驱动频率固定，电流可以变化则最小驱动频率变化，但，目前很多模拟IC通过外接电阻RT来限定最小驱动频率，即通过将流经外接电阻的电流输出给模拟IC，来限定最小驱动频率，但这个最小驱动频率为固定，不适应用宽输出。

实用新型内容

本实用新型提供了谐振芯片的最小驱动频率调节电路及LLC变换器，用于解决现有的LLC 变换器的最小驱动频率固定，不适应用宽输出的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种谐振芯片的最小驱动频率调节电路，谐振芯片包括用于限定谐振芯片最小驱动频率的RT引脚，包括与RT引脚连接的、用于调节RT引脚电流的、且电阻可调的电流控制模块。

优选的，电流控制模块包括设置在RT引脚与接地端之间的RT电阻，以及与RT电阻并联的、用于调节RT引脚与接地端之间电阻的控制通路。

优选的，控制通路包括用于调节控制通路的导通以及电流大小的三极管。

优选的，控制通路包括电压控制端V0、NPN三极管、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第二电容C2；电压控制端V0与NPN三极管的基极连接，RT引脚分别与第一电阻R1的第一端、第一电容C1的第一端以及RT电阻的第一端连接，第一电阻R1的第二端分别与第二电阻R2的第一端、第二电容C2的第一端连接，第二电阻R2的第二端与NPN三极管的集电极连接，第一电容C1的第二端、第二电容C2的第二端以及RT电阻的第二端均与 NPN三极管的发射极连接，且发射极还与接地端连接。

优选的，控制通路还包括第三电阻R3，第三电阻R3的第一端与NPN三极管的基极连接，第三电阻R3的第二端与NPN三极管的发射极连接。

优选的，控制通路还包括第四电阻R4和第三电容C3，第四电阻R4的第一端与电压控制端V0连接，第四电阻R4的第二端与NPN三极管的基极连接，第三电容C3的第一端与 NPN三极管的基极连接，第三电容C3的第二端与NPN三极管的发射极连接。

一种LLC变换器，包括谐振芯片，谐振芯片包括用于限定谐振芯片最小驱动频率的RT 引脚，包括如上述的谐振芯片的最小驱动频率调节电路。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型中的谐振芯片的最小驱动频率调节电路及LLC变换器，通过调节电流控制模块的电阻，来调节RT引脚电流，使LLC变换器输出不同大小的最小驱动频率，以适配 LLC变换器输出的不同大小的工作电压，能改善了LLC变换器在宽范围输出时，使变换器始终工作在容性区和最佳的增益区间，增加系统的稳定性，提高变换器的工作效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是现有的LLC转换器的电路图。

图2是本实用新型优选实施例中的现有的LLC转换器的传递函数；

图3是本实用新型优选实施例中的谐振芯片的最小驱动频率调节电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例一：

本实施例中公开了一种谐振芯片的最小驱动频率调节电路，谐振芯片包括用于限定谐振芯片最小驱动频率的RT引脚，包括与RT引脚连接的、用于调节RT引脚电流的、且电阻可调的电流控制模块。

在本实施例中，还公开一种LLC变换器，包括谐振芯片，谐振芯片包括用于限定谐振芯片最小驱动频率的RT引脚，包括如上述的谐振芯片的最小驱动频率调节电路。

本实用新型中的谐振芯片的最小驱动频率调节电路及LLC变换器，通过调节电流控制模块的电阻，来调节RT引脚电流，使LLC变换器输出不同大小的最小驱动频率，以适配LLC 变换器输出的不同大小的工作电压，能改善了LLC变换器在宽范围输出时，使变换器始终工作在容性区和最佳的增益区间，增加系统的稳定性，提高变换器的工作效率。

实施例二：

实施例二是实施例一的优选实施例，其与实施例一的不同之处在于，对谐振芯片的最小驱动频率调节电路的具体结构进行了细化：

如图3所示，在本实施例中，公开了一种谐振芯片的最小驱动频率调节电路，谐振芯片包括用于限定谐振芯片最小驱动频率的RT引脚，包括与RT引脚连接的，用于调节RT引脚电流的，且电阻可调的电流控制模块。

其中，电流控制模块包括设置在RT引脚与接地端之间的RT电阻，以及与RT电阻并联的、用于调节RT引脚与接地端之间电阻的控制通路。控制通路包括电压控制端V0、NPN三极管、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第二电容C2；电压控制端V0与NPN 三极管的基极连接，RT引脚分别与第一电阻R1的第一端、第一电容C1的第一端以及RT电阻的第一端连接，第一电阻R1的第二端分别与第二电阻R2的第一端、第二电容C2的第一端连接，第二电阻R2的第二端与NPN三极管的集电极连接，第一电容C1的第二端、第二电容C2的第二端以及RT电阻的第二端均与NPN三极管的发射极连接，且发射极还与接地端连接。

具体的，电压控制端V0具体为单片机，如STM32单片机，谐振芯片的RT引脚为内部控制最小驱动频率的镜像恒流源。

此外，控制通路还包括第三电阻R3，第三电阻R3的第一端与NPN三极管的基极连接，第三电阻R3的第二端与NPN三极管的发射极连接。在NPN三极管的基极和发射极直接增加第三电阻R3吸收NPN三极管关断时的能量。

此外，控制通路还包括第四电阻R4和第三电容C3，第四电阻R4的第一端与电压控制端V0连接，第四电阻R4的第二端与NPN三极管的基极连接，第三电容C3的第一端与NPN 三极管的基极连接，第三电容C3的第二端与NPN三极管的发射极连接。增加第三电容C3 与第四电阻R4组成低通滤波器减少干扰，在集电极与发射极直接增加滤波。

本实用新型通过在RT电阻并联增加一个电路控制模块，通过调节电路控制模块中NPN 三极管的基极电流以此改变集电极的电流，以此通过调整LLC变换器的模拟控制IC的RT引脚的电流，进而限制芯片驱动的最小驱动频率，使变换器始终工作在最佳的增益区间内。

在本实施例中，RT引脚上的电流包括两部分，第一部分为由RT脚出来的电压与地和固定电阻RT之间的压差，形成固定电流I_rt；第二部分为由NPN三极管形成一个简单的电流放大电路上的电流I_coe，我们根据调节输入电压控制端V_O的电压以达到可以控制的电流I_coe，所以RT脚的电流I_t＝I_coe(可调节电流)+I_rt(固定电流)。

当电压输出在宽范围的时候，单片机经过调制得到可以调控的输入电压V_O，输入电压V_O经过限流电阻(即第四电阻R4)与NPN三极管基极相连接，当基极电压大于发射极电压0.7V 时，NPN三极管饱和导通。此时，可以得到集电极电流I_coe＝β×I_b，其中，β为NPN三极管放大倍数，I_b为基极电流。

可列出以下公式：V_O÷R4＝I_c，I_coe＝β×I_b，V_rt＝I_coe×(R1+R2)+V_ce，I_t＝V_rt÷RT，其中，I_c为电压控制端V0输出的电流，V_rt为RT电阻的电压，I_t为RT引脚上的电流；

联立可得，I_t＝I_coe+I_rt，V_rt＝β×I_b×(R1+R2)+V_ce；其中，I_rt为流过Rt电阻的电流。

当单片机控制I_c小于0.1mA时，

β＝20，V_rt＝20×I_b×(R1+R2)+V_ce，使得I_t＝20×I_c+[20×I_b×(R1+R2)+V_ce]÷RT；

当单片机控制I_c等于1mA时，

β＝40，V_rt＝40×I_b×(R1+R2)+V_ce，使得I_t＝40×I_c+[40×I_b×(R1+R2)+V_ce]÷RT；

当单片机控制I_c等于10mA时，

β＝80，V_rt＝80×I_b×(R1+R2)+V_ce，使得I_t＝80×I_c+[80×I_b×(R1+R2)+V_ce]÷RT；

当单片机控制I_c等于150mA时，

β＝100，V_rt＝100×I_b×(R1+R2)+V_ce，使得I_t＝100×I_c+[100×I_b×(R1+R2)+V_ce]÷RT；

当单片机控制I_c等于500mA时，

在本实施例中，还公开一种LLC变换器，包括谐振芯片，谐振芯片包括用于限定谐振芯片最小驱动频率的RT引脚，包括如上述的谐振芯片的最小驱动频率调节电路。本实施例中的LLC变换器通过调整LLC的最小驱动频率适应不同的输入输出电压，提高LLC软开关在不同工况下的可靠性，使得系统更加稳定。

综上所述，本实用新型中的谐振芯片的最小驱动频率调节电路及LLC变换器，通过调节电流控制模块的电阻，来调节RT引脚电流，使LLC变换器输出不同大小的最小驱动频率，以适配LLC变换器输出的不同大小的工作电压，能改善了LLC变换器在宽范围输出时，使变换器始终工作在容性区和最佳的增益区间，增加系统的稳定性，提高变换器的工作效率。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种谐振芯片的最小驱动频率调节电路，所述谐振芯片包括用于限定所述谐振芯片最小驱动频率的RT引脚，其特征在于，包括与所述RT引脚连接的、用于调节所述RT引脚电流的、且电阻可调的电流控制模块。

2.根据权利要求1所述的谐振芯片的最小驱动频率调节电路，其特征在于，所述电流控制模块包括设置在所述RT引脚与接地端之间的RT电阻，以及与所述RT电阻并联的、用于调节所述RT引脚与接地端之间电阻的控制通路。

3.根据权利要求2所述的谐振芯片的最小驱动频率调节电路，其特征在于，所述控制通路包括用于调节所述控制通路的导通以及电流大小的三极管。

4.根据权利要求3所述的谐振芯片的最小驱动频率调节电路，其特征在于，所述控制通路包括电压控制端V0、NPN三极管、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第二电容C2；所述电压控制端V0与所述NPN三极管的基极连接，所述RT引脚分别与所述第一电阻R1的第一端、第一电容C1的第一端以及所述RT电阻的第一端连接，所述第一电阻R1的第二端分别与所述第二电阻R2的第一端、所述第二电容C2的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端与所述NPN三极管的集电极连接，所述第一电容C1的第二端、第二电容C2的第二端以及RT电阻的第二端均与所述NPN三极管的发射极连接，且所述发射极还与接地端连接。

5.根据权利要求4所述的谐振芯片的最小驱动频率调节电路，其特征在于，所述控制通路还包括第三电阻R3，所述第三电阻R3的第一端与所述NPN三极管的基极连接，所述第三电阻R3的第二端与所述NPN三极管的发射极连接。

6.根据权利要求4或5任意一项所述的谐振芯片的最小驱动频率调节电路，其特征在于，所述控制通路还包括第四电阻R4和第三电容C3，所述第四电阻R4的第一端与所述电压控制端V0连接，所述第四电阻R4的第二端与所述NPN三极管的基极连接，所述第三电容C3的第一端与所述NPN三极管的基极连接，所述第三电容C3的第二端与所述NPN三极管的发射极连接。

7.一种LLC变换器，包括谐振芯片，所述谐振芯片包括用于限定所述谐振芯片最小驱动频率的RT引脚，其特征在于，包括如权利要求1-6中任意一项中所述的谐振芯片的最小驱动频率调节电路。