[發(fā)明專利]一種LCLC串并聯(lián)諧振電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310032040.X
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN103973119B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許有聯(lián)
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江嘉萊光子技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 上海泰能知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所31233
• 代理人: 宋纓

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種串并聯(lián)諧振軟開關(guān)電路。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的電源變壓器體積大、效率低，開關(guān)電源因其體積小、效率高、成本低的優(yōu)點(diǎn)逐漸取代了傳統(tǒng)的電源變壓器。開關(guān)電源的缺點(diǎn)是對開關(guān)管的耐壓和開關(guān)速度要求高，開關(guān)過程中有開關(guān)損耗。要解決這個問題需采用軟開關(guān)技術(shù)，現(xiàn)在相對較好的軟開關(guān)技術(shù)是LLC諧振電路。LLC電路的缺點(diǎn)：可用頻率范圍窄、對輸入電壓輸出負(fù)載有要求、偏離諧振點(diǎn)效率下降、有兩個不同參數(shù)的諧振腔使設(shè)計復(fù)雜。實(shí)際使用中要配合其他電路一起使用，更增加了電路的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種所需元件少、體積小、效率高、成本低、開關(guān)管性能要求低、功率密度大、功率因數(shù)高、設(shè)計簡單的一種LCLC串并聯(lián)諧振電路。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，我們將采用如下技術(shù)方案予以實(shí)施：

一種LCLC串并聯(lián)諧振電路，含有MOS管驅(qū)動電路，用于驅(qū)動MOS管，其含有兩個三極管Q1和Q2，Q1為PNP型三極管，Q2為NPN型三極管，其特征在于：所述的諧振電路還含有一個PMOS管、一個NMOS管、兩個二極管D1和D2，四個電容C1、C2、C3和C4以及一個磁集成變壓器，PMOS管的S管腳與Q1的發(fā)射極和VCC相連接，D管腳與磁集成變壓器相連接，G管腳與Q1的集電極相連接，NMOS管的S管腳與Q2的發(fā)射極和地線相連接，D管腳與磁集成變壓器相連接，G管腳與Q2的集電極相連接，電容C1的正極與VCC相連接，C1的負(fù)極與C2的正極相連接，C2的負(fù)極接地，C1和C2之間的連線與磁集成變壓器相連接；二極管D1的正極與磁集成變壓器相連接，負(fù)極與輸出端和電容C4的正極相連接，C4的負(fù)極與磁集成變壓器和電容C3的正極相連接，C3的負(fù)極與輸出端和二極管D2的正極相連接，D2的負(fù)極與磁集成變壓器相連接。

該諧振電路工作周期分成并聯(lián)周期和串聯(lián)周期兩部分，當(dāng)PMOS管打開，NMOS管關(guān)閉的時候，該諧振電路處于并聯(lián)周期工作狀態(tài)，在初始狀態(tài)電容C1存有電勢能，電壓上正下負(fù)，隨后電容C1放電，電壓逐漸降低，電流方向是從C1的負(fù)極到正極，磁集成變壓器中的電感上的磁動能逐漸增加，電容C1放電完畢，電路電勢能最低磁動能最大，此刻的磁動能無變化量，不吸收也不釋放能量，電路處于穩(wěn)態(tài)。

當(dāng)關(guān)閉PMOS管，打開NMOS管的時候，該諧振電路處于串聯(lián)周期工作狀態(tài)，電源VCC向電容C1充電，電流方向從C1的正極到負(fù)極，磁集成變壓器中的電感中存儲的磁動能向電源充電，等效于電感的磁動能直接對電容C1充電，電感中磁動能釋放完畢，磁動能轉(zhuǎn)換為電容C1的電勢能，此刻電容C1的電壓與電源VCC維持平衡即不充電也不放電，電路處于穩(wěn)態(tài)。

所述的磁集成變壓器兩端的電壓變化規(guī)律就是電容電壓的變化規(guī)律呈容性，電流的變化規(guī)律先感性再容性，電壓電流始終相差90度相位角。

所述的諧振電路的控制方法采用PFM調(diào)頻控制，負(fù)載不影響諧振頻率只影響諧振振幅，電路諧振頻率固定不變。

所述的PMOS管或NMOS管被打開的瞬間該諧振電路的工作周期中的并聯(lián)周期和串聯(lián)周期產(chǎn)生互換。

PMOS管和NMOS管都關(guān)閉時，所述的諧振電路維持在電容存儲電勢能或者磁集成變壓器存儲磁動能的狀態(tài)。

所述的電容C2的接入構(gòu)成所述的諧振電路中串、并聯(lián)諧振電路的疊加，當(dāng)C1并聯(lián)工作時，C2同時串聯(lián)工作，當(dāng)C1串聯(lián)工作時，C2同時并聯(lián)工作。

有益效果

一種LCLC型串并聯(lián)諧振電路能實(shí)現(xiàn)全功率范圍的軟開關(guān)性，從最低頻率到諧振頻率之間開關(guān)管都不受應(yīng)力，也無開關(guān)損耗；

該諧振電路可作為一種基本的電路拓?fù)洌糜谛枰涢_關(guān)的場所，對于電路的設(shè)計，開關(guān)損耗將不再是主要的矛盾。以實(shí)際應(yīng)用開關(guān)電源為例，其優(yōu)點(diǎn)有：所需元件少、體積小、效率高、成本低、開關(guān)管性能要求低、功率密度大、功率因數(shù)高、設(shè)計簡單。

開關(guān)電源的體積和成本跟開關(guān)頻率有著直接的關(guān)系，當(dāng)不需考慮開關(guān)損耗時可以將開關(guān)頻率設(shè)計的很高，越高頻開關(guān)電源所需的電感電容越小電源功率密度越大，小的電感和電容可有效的降低開關(guān)電源的體積和成本；

另外這種電路開關(guān)管不受應(yīng)力不需高耐壓的開關(guān)管，低耐壓的開關(guān)管優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)通電阻小，這對成本降低和效率提升都要好處。

說明書附圖

圖1為結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為并聯(lián)周期工作示意圖；

圖3為串聯(lián)周期工作示意圖；

圖4為頻譜圖；

圖5為10KHz波形圖；

圖6為30KHz波形圖；