[发明专利]一种具有混合控制和过流保护措施的LLC谐振变换器

说明书

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，具体涉及一种具有混合控制和过流保护措施的LLC谐振变换器。

背景技术

近年来模块化、小型化、高频化、高效率、高功率密度已经成为了开关电源的研发趋势，传统的开关电源拓扑和控制方法已经不能满足，为此软开关技术应运而生。谐振变换器利用谐振的原理，使开关变换器的开关管电流或电压按照正弦或准正弦的规律变换，当电流自然过零时使开关管关断，或者当电压为零时使开关管开通，从而使开关管损耗减小到接近于零。从而实现降低开关损耗，提高开关变换器效率的目的。

LLC谐振变换器的优点包括：

(1)在零到全负载范围内具有ZVS功能，且MOSFET关断电流低，关断损耗低，

(2)高输入电压下具有高效率，可以在正常工作条件下对变换器进行最优化设计，

(3)变换器次级没有滤波电感，输出整流二极管的电压应力低，能减少到两倍的输出电压，

(4)变器的磁性器件能很容易的集成到一颗磁芯上。并且变压器的励磁电感和漏感也能被利用。

但由于LLC谐振变换器采用的是变频PFM控制，在轻载和空载时为了输出电压的不变，开关变换器必须处于BUCK模式，此时的开关管的频率很高，一次侧的等效阻抗很大，造成了开关变换器的效率很低。

在过载和短路的情况下，不同于传统PWM变换器过流时占空比可以限制电流，LLC谐振变换器工作在谐振频率时谐振腔阻抗最小，这就导致了短路时谐振腔的电流可能在很短的时间达到很高。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种具有混合控制和过流保护措施的LLC谐振变换器，通过检测电路、电压比较电路和控制电路，解决了在轻载和空载时LLC谐振变换器效率很低和在过载和短路情况下LLC谐振变换器的谐振腔电流在很短的时间达到很高的问题，具有实现根据负载变化LLC谐振变换器的控制电路自动的切换采用PWM或者PFM混合的控制工作模式，提高LLC谐振变换器在轻载或空载时的工作效率和在过载或者短路时LLC谐振变换器电流的过流保护以及启动时的冲击电流的限制。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提供的一种具有混合控制和过流保护措施的LLC谐振变换器，其包括电源A，还包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、谐振电路、变压器、整流器、负载、检测电路、电压比较电路和控制电路，所述电源A的正、负极分别与所述第一开关管Q1的源极、第二开关管Q2的漏极相连接，所述第一开关管Q1的漏极和所述第二开关管Q2的源极分别与所述谐振电路的正极输入端相连接，所述谐振电路的负极输出端和所述电源A的负极分别与所述变压器的输入端相连接，所述变压器的输出端通过所述整流器与所述负载并联连接，所述控制电路的输入端分别通过所述检测电路、电压比较电路与所述谐振电路、负载相连接，所述控制电路的输出端分别与所述第一开关管Q1、第二开关管Q2的栅极相连接。

进一步地，所述检测电路包括电压检测电路和电流检测电路，所述电压检测电路连接在所述负载与所述控制电路之间，所述电流检测电路包括谐振电流检测电路和负载电流检测电路，所述谐振电流检测电路连接在所述谐振电路与所述控制电路之间，所述负载电流检测电路连接在所述负载与所述控制电路之间。

进一步地，所述谐振电路包括依次串联的谐振电容Cr和等效电感Lr，所述变压器包括励磁电感Lm和变压器本体，所述励磁电感Lm与所述变压器本体的输入端并联连接，所述负载包括输出电容C0和负载电阻R0，所述输出电容C0与所述负载电阻R0并联连接。

进一步地，所述控制电路包括微控制单元MCU和控制信息输出模块，所述微控制单元MCU包括AD采集模块、PI调节模块、PWM模块和PFM模块，所述AD采集模块的输入端分别与所述谐振电流检测电路的输出端、负载电流检测电路的输出端、电压检测电路的输出端相连接，所述PI调节模块的输入端与所述电压比较电路输出端相连接，所述PWM模块和PFM模块的输出端分别与所述控制信息输出模块的输入端相连接，所述控制信息输出模块的输出端分别与所述第一开关管Q1、第二开关管Q2的栅极相连接。