CN218633714U - 一种llc电路谐振频率跟踪电路 - Google Patents

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向锷
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Abstract

本实用新型提供一种LLC电路谐振频率跟踪电路，包括直流电源Vbat、整流部分、变压器T、逆变部分；直流电源Vbat电连接于逆变部分，逆变部分输出端电连接于变压器T的副边，变压器T的原边与励磁电感Lm两端连接，同时电连接于谐振电感Lr和谐振电容Cr；谐振电感Lr和谐振电容Cr的另一侧电连接于整流部分，整流部分输出连接负载；电流采样电路和电压采样电路同时电连接控制电路，控制电路通过驱动电路电连接逆变部分和整流部分。本实用新型能够解决反向工作时因谐振电路参数和寄生参数的误差，导致电路工作在过频状态，控制电路按固定步长输出频率逐渐升高的PWM驱动，根据电压采样值和电流采样值乘积的最小值，得到谐振频率。

Description

一种LLC电路谐振频率跟踪电路
技术领域
本实用新型涉及LLC电路，尤其是一种LLC电路谐振频率跟踪电路。
背景技术
随着电池充电的发展，对高效率双向电池充电技术提出新的挑战，传统LLC电路因谐振器件参数和变压器漏感的差异，导致正反向谐振频率不一致，特别反向工作时若工作在过频状态时，关断电流较大，影响反向工作效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种LLC电路谐振频率跟踪电路。
本实用新型的技术方案为：一种LLC电路谐振频率跟踪电路，包括直流电源Vbat、整流部分、谐振电感Lr、谐振电容Cr、变压器T、逆变部分、驱动电路、控制电路、电流采样电路和电压采样电路；所述的直流电源Vbat电连接于逆变部分，所述的逆变部分输出端电连接于变压器T的副边，所述变压器T的原边与励磁电感Lm两端连接，同时电连接于谐振电感Lr和谐振电容Cr的一侧；
所述的谐振电感Lr和谐振电容Cr的另一侧电连接于整流部分，所述的整流部分输出连接负载；
所述的电流采样电路采样于输入电流Ibat，所述的电压采样电路采样于输入电压Ubat，所述的电流采样电路和电压采样电路同时电连接于控制电路，所述的控制电路电连接于驱动电路，所述的驱动电路电连接于逆变部分和整流部分。
作为优选的，所述的电流采样电路在每个频率点采样输入电流Ibat，电压采样电路在每个频率点采样输入电压Ubat，并分别将采集的输入电流Ibat输入电压Ubat传递至控制电路，所述的控制电路按固定步长输出频率逐渐升高的PWM驱动信号，并把驱动信号传递至驱动电路并驱动整流部分和逆变部分开关管工作。
作为优选的，所述的控制电路计算输入电压Ubat和输入电流Ibat的乘积，当控制电路测得乘积为最小值时，控制电路发出一控制信号，保存此时的开关频率f，把f定为LLC电路反向工作频率。
作为优选的，所述的电流采样电路包括但不限于霍尔电流采样、电流互感器采样或者串联电阻采样。
作为优选的，所述的逆变部分包括开关S3、S4、S5、S6，所述的直流电源VCC的正负端分别与开关S5、S6，S3、S4的一端连接；
所述的开关S3、S5的另一端还与谐振电感Lr电连接；
所述的开关S4、S6的另一端还与谐振电容Cr电连接。
作为优选的，所述的整流部分包括开关S1和开关S2，所述的开关S1和开关S2的一端分别与变压器T的副边电连接，所述的开关S1和开关S2的另一端与Vbat的负极连接；
所述的变压器T的副边还与Vbat的正极电连接；所述的Vbat的正极与负极之间还连接有电容C。
作为优选，所选的控制电路优选德州仪器公司(TI)的C2000系列DSP。
作为优选的，所述的电流采样电路包括芯片
INA225AQDGKRQ1，输入端VO1和VO2接入芯片INA225AQDGKRQ1的“IN+”端和“IN-”端，“REF”端接入1.65V的参考电压，芯片INA225AQDGKRQ1的“GND”端、“GS0”端、“GS1”端接地，芯片INA225AQDGKRQ1的“Vs”端接入5V电压。
作为优选的，所述的驱动电路包括原边驱动电路和副边驱动电路，其中，所述的副边驱动电路包括芯片UCC27524AQDRQ1，芯片UCC27524AQDRQ1的“ENBA”端、“ENBB”端和“VDD”端接入12V电压，“GND”端接地,“INA”端和“INB”端各接入5VPWM信号，从“OUTA”端和“OUTB”端输出12VPWM信号。
所述的原边驱动电路包括芯片SI8233BB-D-IS1，芯片SI8233BB-D-IS1的“VDD1”端接5V的电压，“VDDA”和“VDDB”端各自接12V电压，“GNDA”端、“GNDB”端、“GND1”端和“DISABLE”端和“DT”端各自接地。输入端经“VIA”端和“VIB”分别输入两个5V的PWM信号，后在“VOA”端和“VOB”端输出12V的PWM信号。
作为优选的，所述的电压采样电路包括电压跟随器LM2904，输入端经电阻R5、R6分压后连接电压跟随器LM2904，经C10滤波后输出。
本实用新型的有益效果为：
1、本实用新型能够解决反向工作时因谐振电路参数和寄生参数的误差，导致电路工作在过频状态；
2、本实用新型在相同负载下，控制电路按固定步长输出频率逐渐升高的PWM驱动，根据电压采样值和电流采样值乘积的最小值，得到谐振频率。
3、避免过频工作时，开关管非零电流关断，造成开关损耗高和开关管应力高问题。
4、控制简单，仅需增加吸收电容电压采样电路和电流采样电路即可实现工作频率跟踪，提高工作效率。
附图说明
图1为本实用新型电路框架图；
图2为本实用新型整流电路的电路图；
图3为本实用新型逆变电路的电路图；
图4为本实用新型电流采样电路的电路图；
图5为本实用新型电压采样电路的电路图；
图6为本实用新型副边驱动电路的电路图；
图7为本实用新型原边驱动电路的电路图；
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本实施例提供一种LLC电路谐振频率跟踪电路，包括直流电源Vbat、整流部分、谐振电感Lr、谐振电容Cr、变压器T、逆变部分、驱动电路、控制电路、电流采样电路和电压采样电路；所述的直流电源Vbat电连接于逆变部分，所述的逆变部分输出端电连接于变压器T的副边，所述变压器T的原边与励磁电感Lm两端连接，同时电连接于谐振电感Lr和谐振电容Cr的一侧；
所述的谐振电感Lr和谐振电容Cr的另一侧电连接于整流部分，所述的整流部分输出连接负载；
所述的电流采样电路采样于输入电流Ibat，所述的电压采样电路采样于输入电压Ubat，所述的电流采样电路和电压采样电路同时电连接于控制电路，所述的控制电路电连接于驱动电路，所述的驱动电路电连接于逆变部分和整流部分。
作为本实施例优选的，在相同负载条件下，所述的电流采样电路在每个频率点采样输入电流Ibat，所述的电压采样电路在每个频率点采样输入电压Ubat，并分别将采集的输入电流Ibat输入电压Ubat传递至控制电路，所述的控制电路按固定步长输出频率逐渐升高的PWM驱动信号，并把驱动信号传递至驱动电路并驱动整流部分和逆变部分开关管工作。
作为本实施例优选的，所述的控制电路计算输入电压Ubat和输入电流Ibat的乘积，当控制电路测得乘积为最小值时，控制电路发出一控制信号，保存此时的开关频率f，把f定为LLC电路反向工作频率。
作为本实施例优选的，所述的电流采样电路包括但不限于霍尔电流采样、电流互感器采样或者串联电阻采样。
作为本实施例优选的，如图2所示，所述的整流部分包括开关S1和开关S2，所述的开关S1和开关S2的一端分别与变压器T的副边电连接，所述的开关S1和开关S2的另一端与Vbat的负极连接；
所述的变压器T的副边还与Vbat的正极电连接；所述的Vbat的正极与负极之间还连接有电容C。
作为本实施例优选的，如图3所示，所述的逆变部分包括开关S3、S4、S5、S6，所述的直流电源VCC的正负端分别与开关S5、S6，S3、S4的一端连接；
所述的开关S3、S5的另一端还与谐振电感Lr电连接；
所述的开关S4、S6的另一端还与谐振电容Cr电连接。
作为本实施例优选的，如图4所示，所述的电流采样电路包括芯片INA225AQDGKRQ1，输入端VO1和VO2接入芯片INA225AQDGKRQ1的“IN+”端和“IN-”端，“REF”端接入1.65V的参考电压，芯片INA225AQDGKRQ1的“GND”端、“GS0”端、“GS1”端接地，芯片INA225AQDGKRQ1的“Vs”端接入5V电压。
作为本实施例优选的，如图5所示，所述的电压采样电路包括电压跟随器LM2904，输入端经电阻R5、R6分压后连接电压跟随器LM2904，经C10滤波后输出。
作为本实施例优选的，所述的控制电路采用德州仪器公司(TI)的C2000系列DSP。
作为本实施例优选的，所述的驱动电路包括原边驱动电路和副边驱动电路，其中，如图6所示，所述的副边驱动电路包括芯片UCC27524AQDRQ1，芯片UCC27524AQDRQ1的“ENBA”端、“ENBB”端和“VDD”端接入12V电压，“GND”端接地,“INA”端和“INB”端各接入5VPWM信号，从“OUTA”端和“OUTB”端输出12VPWM信号。
如图7所示，所述的原边驱动电路包括芯片SI8233BB-D-IS1，芯片SI8233BB-D-IS1的“VDD1”端接5V的电压，“VDDA”和“VDDB”端各自接12V电压，“GNDA”端、“GNDB”端、“GND1”端和“DISABLE”端和“DT”端各自接地。输入端经“VIA”端和“VIB”分别输入两个5V的PWM信号，后在“VOA”端和“VOB”端输出12V的PWM信号。
上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理和最佳实施例，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (9)

1.一种LLC电路谐振频率跟踪电路，其特征在于，包括直流电源Vbat、整流部分、谐振电感Lr、谐振电容Cr、变压器T、逆变部分、驱动电路、控制电路、电流采样电路和电压采样电路；所述的直流电源Vbat电连接于逆变部分，所述的逆变部分输出端电连接于变压器T的副边，所述变压器T的原边与励磁电感Lm两端连接，同时电连接于谐振电感Lr和谐振电容Cr的一侧；
所述的谐振电感Lr和谐振电容Cr的另一侧电连接于整流部分，所述的整流部分输出连接负载；
所述的电流采样电路采样于输入电流Ibat，所述的电压采样电路采样于输入电压Ubat，所述的电流采样电路和电压采样电路同时电连接于控制电路，所述的控制电路电连接于驱动电路，所述的驱动电路电连接于逆变部分和整流部分。
2.根据权利要求1所述的一种LLC电路谐振频率跟踪电路，其特征在于：在相同负载条件下，所述的电流采样电路在每个频率点采样输入电流Ibat，所述的电压采样电路在每个频率点采样输入电压Ubat，并分别将采集的输入电流Ibat输入电压Ubat传递至控制电路，所述的控制电路按固定步长输出频率逐渐升高的PWM驱动信号，并把驱动信号传递至驱动电路并驱动整流部分和逆变部分开关管工作。
3.根据权利要求1所述的一种LLC电路谐振频率跟踪电路，其特征在于：所述的控制电路计算输入电压Ubat和输入电流Ibat的乘积，当控制电路测得乘积为最小值时，控制电路发出一控制信号，保存此时的开关频率f，把f定为LLC电路反向工作频率。
4.根据权利要求1所述的一种LLC电路谐振频率跟踪电路，其特征在于：所述的电流采样电路包括但不限于霍尔电流采样、电流互感器采样或者串联电阻采样。
5.根据权利要求1所述的一种LLC电路谐振频率跟踪电路，其特征在于：所述的整流部分包括开关S1和开关S2，所述的开关S1和开关S2的一端分别与变压器T的副边电连接，所述的开关S1和开关S2的另一端与Vbat的负极连接；
所述的变压器T的副边还与Vbat的正极电连接；所述的Vbat的正极与负极之间还连接有电容C。
6.根据权利要求1所述的一种LLC电路谐振频率跟踪电路，其特征在于：所述的逆变部分包括开关S3、S4、S5、S6，所述的直流电源VCC的正负端分别与开关S5、S6、S3、S4的一端连接；
所述的开关S3、S5的另一端还与谐振电感Lr电连接；
所述的开关S4、S6的另一端还与谐振电容Cr电连接。
7.根据权利要求1所述的一种LLC电路谐振频率跟踪电路，其特征在于：所述的电流采样电路包括芯片INA225AQDGKRQ1，输入端VO1和VO2接入芯片INA225AQDGKRQ1的“IN+”端和“IN-”端，“REF”端接入1.65V的参考电压，芯片INA225AQDGKRQ1的“GND”端、“GS0”端、“GS1”端接地，芯片INA225AQDGKRQ1的“Vs”端接入5V电压。
8.根据权利要求1所述的一种LLC电路谐振频率跟踪电路，其特征在于：所述的电压采样电路包括电压跟随器LM2904，输入端经电阻R5、R6分压后连接电压跟随器LM2904，经C10滤波后输出。
9.根据权利要求1所述的一种LLC电路谐振频率跟踪电路，其特征在于：所述的驱动电路包括原边驱动电路和副边驱动电路，其中，所述的副边驱动电路包括芯片UCC27524AQDRQ1，芯片UCC27524AQDRQ1的“ENBA”端、“ENBB”端和“VDD”端接入12V电压，“GND”端接地,“INA”端和“INB”端各接入5VPWM 信号，从“OUTA”端和“OUTB”端输出12VPWM信号；
所述的原边驱动电路包括芯片SI8233BB-D-IS1，芯片SI8233BB-D-IS1的“VDD1”端接5V的电压，“VDDA”和“VDDB”端各自接12V电压，“GNDA”端、“GNDB”端、“GND1”端和“DISABLE”端和“DT”端各自接地；输入端经“VIA”端和“VIB”分别输入两个5V的PWM信号，后在“VOA”端和“VOB”端输出12V的PWM信号。
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