一種llc諧振變換裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種LLC諧振變換裝置，包括依次串聯(lián)連接的橋式電路、諧振電路、變壓器、整流電路、濾波電路；以及輸入檢測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)電路、峰值檢測(cè)電路、輸出檢測(cè)電路和數(shù)字處理器。輸入檢測(cè)電路連接于LLC諧振變換裝置輸入端，檢測(cè)輸入電壓并送入數(shù)字處理器；驅(qū)動(dòng)電路連接于數(shù)字處理器，將PWM信號(hào)轉(zhuǎn)為驅(qū)動(dòng)電平以驅(qū)動(dòng)橋式電路；峰值檢測(cè)電路連接于諧振電路，檢測(cè)諧振電流峰值并送入數(shù)字處理器；輸出檢測(cè)電路檢測(cè)輸出電壓和輸出電流，并送入數(shù)字處理器。本實(shí)用新型通過增加輸入檢測(cè)電路，實(shí)現(xiàn)輸入欠壓保護(hù)，有效地提高了LLC諧振變換裝置在運(yùn)行時(shí)的可靠性；峰值檢測(cè)電路能夠快速反應(yīng)諧振電流峰值，可以直接實(shí)現(xiàn)諧振電流過流保護(hù)。采用數(shù)字控制，具有操作簡(jiǎn)單，控制靈活等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型適合大功率、寬輸出范圍應(yīng)用場(chǎng)合。
【專利說明】一種LLC諧振變換裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于DC/DC變換器領(lǐng)域，更具體地，涉及一種LLC諧振變換裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 高效率、高功率密度、高可靠性一直是開關(guān)變換器的發(fā)展趨勢(shì)，目前，諧振軟開關(guān) 技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于開關(guān)變換器以提高變換器效率以及功率密度。LLC諧振變換器工作 在諧振頻率以上，可實(shí)現(xiàn)輸入橋式開關(guān)管的零電壓導(dǎo)通，在一定負(fù)載范圍內(nèi)還可實(shí)現(xiàn)輸出 整流二極管的零電流關(guān)斷，因此其具有效率高，體積小，電磁兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，近年來受到 廣泛關(guān)注。
[0003] 不同于一般變換器，LLC諧振變換器采用脈沖頻率調(diào)制技術(shù)（Pulse Frequency Modulation，PFM)，工作頻率范圍較寬，占空比始終維持在50%。通過閉環(huán)調(diào)節(jié)開關(guān)頻率， 維持輸出電壓穩(wěn)定，具有輸出范圍寬，調(diào)節(jié)精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，適合大功率、寬輸出 范圍應(yīng)用場(chǎng)合。
[0004] 然而，LLC諧振變換器的可靠性，特別是閉環(huán)運(yùn)行過程中的可靠性，需待進(jìn)一步解 決。LLC諧振變換器諧振電路的動(dòng)態(tài)非?？?，而輸出動(dòng)態(tài)相對(duì)緩慢，閉環(huán)控制過程中，如果輸 入電壓跌落嚴(yán)重，則閉環(huán)控制的開關(guān)頻率迅速上升至最低頻率，此時(shí)輸出動(dòng)態(tài)來不及響應(yīng)， 則容易導(dǎo)致諧振電路出現(xiàn)過流，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞開關(guān)管及其他電路元件；另外，在閉環(huán)調(diào)節(jié)過 程中，如果開關(guān)頻率調(diào)節(jié)過快，也容易導(dǎo)致諧振電路出現(xiàn)過流。現(xiàn)有技術(shù)方案僅僅通過檢測(cè) 輸出電壓和輸出電流判斷故障，響應(yīng)較慢，不能實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)；采用諧振電流平均值采樣及 保護(hù)，由于獲得平均值需要增加濾波環(huán)節(jié)，濾波延時(shí)較長(zhǎng)，也無法及時(shí)保護(hù)，并且諧振電流 平均值與峰值的關(guān)系隨工作點(diǎn)變化而變化，不容易確定保護(hù)值。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種LLC諧振變換裝 置，有效地提高了 LLC諧振變換裝置在閉環(huán)運(yùn)行過程中的可靠性。
[0006] 本發(fā)明提供了一種LLC諧振變換裝置，包括依次串聯(lián)連接的橋式電路、諧振電路、 變壓器、整流電路和濾波電路；還包括輸入檢測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)電路、峰值檢測(cè)電路、輸出檢測(cè)電 路以及數(shù)字處理器；所述輸入檢測(cè)電路的輸入端與所述橋式電路的輸入端連接，所述輸入 檢測(cè)電路的輸出端與所述數(shù)字處理器的第一輸入端連接；所述峰值檢測(cè)電路的輸入端與所 述諧振電路和所述變壓器的連接端連接，所述峰值檢測(cè)電路的輸出端與所述數(shù)字處理器的 第二輸入端連接；所述輸出檢測(cè)電路的輸入端與所述濾波電路的輸出端連接，所述輸出檢 測(cè)電路的輸出端與所述數(shù)字處理器的第三輸入端連接；所述驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與所述數(shù)字 處理器的輸出端連接，所述驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與所述橋式電路的控制端連接。
[0007] 其中，所述輸入檢測(cè)電路包括依次串聯(lián)的第一差分放大電路、第一電壓跟隨器和 第一 RC濾波器；以及第一采樣單元、濾波電容Cins和濾波電容C5 ;所述濾波電容C5連接在 所述第一差分放大電路中A1的正相輸入端與地之間；所述濾波電容Cins連接在所述第一采 樣單元的輸出端與地之間，所述第一采樣單元的輸入端作為所述輸入檢測(cè)電路的輸入端； 所述第一 RC濾波器的輸出端作為所述輸入檢測(cè)電路的輸出端。
[0008] 其中，所述第一采樣單元包括第一電壓霍爾器H1、電阻&和采樣電阻Rins ;所述第 一電壓霍爾器H1的電壓輸入端正極V+通過電阻&接至LLC諧振變換裝置輸入正極，所述 第一電壓霍爾器H1的電壓輸入端負(fù)極V-接至諧振變換裝置輸入負(fù)極，所述第一電壓霍爾 器H1的輸出端作為所述第一米樣單兀的輸出端，所述第一電壓霍爾器H1的輸出端還通過 所述采樣電阻R ins接地。
[0009] 其中，所述第一差分放大電路包括電阻Ri、電阻R2、電阻R3、電阻R 4和運(yùn)算放大器 A1 ;所述運(yùn)算放大器A1的正相輸入端通過所述電阻&連接至所述第一采樣單元的輸出端， 所述運(yùn)算放大器A1的正相輸入端還通過所述電阻馬接地；所述運(yùn)算放大器A1的反相輸入 端通過所述電阻R 2接地；所述運(yùn)算放大器A1的輸出端作為所述第一差分放大電路的輸出 端；所述電阻&連接在所述運(yùn)算放大器A1的反相輸入端與輸出端之間。
[0010] 其中，所述第一電壓跟隨器包括電阻R5、電阻R6和運(yùn)算放大器A2 ;所述運(yùn)算放大器 A2的正相輸入端通過所述電阻R5連接至所述第一差分放大電路的輸出端，所述運(yùn)算放大器 A2的反相輸入端通過所述電阻&連接至其輸出端，所述運(yùn)算放大器A2的輸出端作為所述 第一電壓跟隨器的輸出端。
[0011] 其中，所述峰值檢測(cè)電路包括CT線圈、采樣電阻RrS、電容CrS、半波整流模塊和峰 值檢測(cè)模塊；所述采樣電阻Rrs并接于所述CT線圈的輸出端，所述電容Crs與所述采樣電 阻Rrs并聯(lián)連接；所述半波整流模塊的輸入端連接至所述采樣電阻Rrs與所述CT線圈的連 接端，所述峰值檢測(cè)模塊的輸入端連接至所述半波整流模塊的輸出端，所述峰值檢測(cè)模塊 的輸出端作為所述峰值檢測(cè)電路的輸出端。
[0012] 其中，所述半波整流模塊包括電阻R8、電阻R9、電阻R 1Q、二極管D9、二極管D1Q和運(yùn) 算放大器A3 ;所述電阻&的一端作為所述半波整流模塊的輸入端，所述電阻R8的另一端連 接至所述運(yùn)算放大器A3的反相輸入端，所述運(yùn)算放大器A3的正相輸入端通過所述電阻R 9 接地；所述二極管D9的陽極連接至所述運(yùn)算放大器A3的反相輸入端，所述二極管D9的陰極 連接至所述運(yùn)算放大器A3的輸出端；所述二極管D 1(l的陽極連接至所述運(yùn)算放大器A3的輸 出端，所述二極管D1(l的陰極作為所述半波整流模塊的輸出端；所述電阻R 1(l連接在所述運(yùn) 算放大器A3的反相輸入端與所述二極管D1(l的陰極之間。
[0013] 其中，所述峰值檢測(cè)模塊包括二極管Dn、電容C7、電阻R n和運(yùn)算放大器A4 ;所述 運(yùn)算放大器A4的正相輸入端作為所述峰值檢測(cè)模塊的輸入端，所述二極管Dn的陽極連接 至所述運(yùn)算放大器A4的輸出端，所述二極管D n的陰極作為所述峰值檢測(cè)模塊的輸出端；所 述二極管Dn的陰極還與所述運(yùn)算放大器A4的反相輸入端連接；所述電容(： 7連接在所述二 極管Dn的陰極與地之間；所述電阻Rn與所述電容C 7并聯(lián)連接。
[0014] 其中，所述輸出檢測(cè)電路包括用于采集輸出電壓的輸出電壓檢測(cè)電路和用于采集 輸出電流的輸出電流檢測(cè)電路。
[0015] 其中，所述諧振電路包括依次串聯(lián)的電感L和電容(；；所述電感L的非串聯(lián)連接 端作為所述諧振電路的輸入端，所述電容(；的非串聯(lián)連接端作為所述諧振電路的輸出端。
[0016] 本實(shí)用新型的主要優(yōu)點(diǎn)是：
[0017] (1)本實(shí)用新型采用數(shù)字處理器進(jìn)行控制，速度快，控制靈活；
[0018] (2)通過增加輸入檢測(cè)電路，檢測(cè)輸入電壓，實(shí)現(xiàn)輸入欠壓保護(hù)和過壓保護(hù)，避免 在閉環(huán)運(yùn)行時(shí)，由于輸入電壓跌落而導(dǎo)致的諧振電流過流，提高了 LLC諧振變換裝置在閉 環(huán)運(yùn)行時(shí)的可靠性；
[0019] ⑶通過增加峰值檢測(cè)電路，快速檢測(cè)諧振電流峰值，直接實(shí)現(xiàn)對(duì)諧振電流峰值的 限定保護(hù)，避免在閉環(huán)調(diào)節(jié)過程中，由于頻率調(diào)節(jié)過快而導(dǎo)致的諧振電流過流，提高了 LLC 諧振變換裝置在閉環(huán)調(diào)節(jié)過程中的可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本實(shí)用新型提供的LLC諧振變換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2是本實(shí)用新型提供的LLC諧振變換裝置的電路圖；
[0022] 圖3是本實(shí)用新型提供的驅(qū)動(dòng)電平示意圖；
[0023] 圖4是本實(shí)用新型提供的輸入檢測(cè)電路的具體電路圖；
[0024] 圖5是本實(shí)用新型提供的峰值檢測(cè)電路的具體電路圖；
[0025] 圖6(a)是本實(shí)用新型提供的輸出電壓檢測(cè)電路的具體電路圖；
[0026] 圖6(b)是本實(shí)用新型提供的輸出電流檢測(cè)電路的具體電路圖；
[0027] 圖7是本實(shí)用新型提供的驅(qū)動(dòng)電路的具體電路圖；
[0028] 圖8 (a)是本實(shí)用新型提供的DSP控制系統(tǒng)的主程序流程圖；
[0029] 圖8(b)是本實(shí)用新型提供的DSP控制系統(tǒng)的中斷程序流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施 例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋 本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施方式中所 涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0031] 本實(shí)用新型提供了一種LLC諧振變換裝置，包括依次串接的橋式電路，諧振電路， 變壓器，整流電路和濾波電路；以及包括輸入檢測(cè)電路、輸出檢測(cè)電路、峰值檢測(cè)電路、驅(qū)動(dòng) 電路以及數(shù)字處理器。所述輸入檢測(cè)電路輸入端連接至LLC諧振變換裝置輸入端，輸出端 連接至數(shù)字處理器，用于采集輸入電壓；所述輸出檢測(cè)電路輸入端連接至LLC諧振變換裝 置輸出端，輸出端連接至數(shù)字處理器，用于采集輸出電壓和輸出電流；所述峰值檢測(cè)電路輸 入端連接至所述諧振電路，輸出端連接至數(shù)字處理器，用于采集諧振電流峰值；所述驅(qū)動(dòng)電 路輸入端連接至數(shù)字處理器，輸出端連接至所述橋式電路，用于驅(qū)動(dòng)橋式電路。
[0032] 在本實(shí)用新型中，橋式電路可以是由開關(guān)器件組成的全橋電路，也可以是由開 關(guān)器件組成的半橋電路。諧振電路由諧振電感L和諧振電容(；串接組成，其諧振頻率 尤= e。變壓器可以是由至少兩個(gè)帶中心抽頭的高頻變壓器組成，高頻變壓器原 邊繞組串聯(lián)，副邊繞組的中心抽頭并接至輸出負(fù)端，其他抽頭和所述整流電路相連。整流電 路可以采用二極管組成的不控整流電路。濾波電路可以采用C濾波或者采用LC濾波。輸 入檢測(cè)電路由包含電壓霍爾元件的放大電路構(gòu)成。峰值檢測(cè)電路由CT傳感器、精密整流電 流以及單運(yùn)放峰值電路構(gòu)成。驅(qū)動(dòng)電路包括高頻隔離變壓器和由M0SFET構(gòu)成的橋式圖騰 柱結(jié)構(gòu)。
[0033] 本實(shí)用新型采用數(shù)字處理器進(jìn)行控制，速度快，控制靈活；通過增加輸入檢測(cè)電 路，檢測(cè)輸入電壓，實(shí)現(xiàn)輸入欠壓保護(hù)和過壓保護(hù)，避免在閉環(huán)運(yùn)行時(shí)，由于輸入電壓跌落 而導(dǎo)致的諧振電流過流，提高了 LLC諧振變換裝置在閉環(huán)運(yùn)行時(shí)的可靠性；通過增加峰值 檢測(cè)電路，快速檢測(cè)諧振電流峰值，直接實(shí)現(xiàn)對(duì)諧振電流峰值的限定保護(hù)，避免在閉環(huán)調(diào)節(jié) 過程中，由于頻率調(diào)節(jié)過快而導(dǎo)致的諧振電流過流，提高了 LLC諧振變換裝置在閉環(huán)調(diào)節(jié) 過程中的可靠性。
[0034] 如圖1所示，本實(shí)用新型提供的LLC諧振變換裝置包括依次串接的橋式電路10、諧 振電路11、變壓器12、整流電路13、濾波電路14,以及輸入檢測(cè)電路20、驅(qū)動(dòng)電路21、峰值 檢測(cè)電路22、輸出檢測(cè)電路23、數(shù)字處理器30,橋式電路10受驅(qū)動(dòng)電平驅(qū)動(dòng)后，將輸入直流 電壓轉(zhuǎn)為與驅(qū)動(dòng)電平同頻率的方波電壓輸出；方波電壓經(jīng)過諧振電路11，形成一定的諧振 阻抗，產(chǎn)生諧振電流；諧振電流流進(jìn)變壓器12原邊，經(jīng)過變換后從變壓器12副邊流出；整 流電路13對(duì)變壓器12的副邊電流進(jìn)行整流，輸出半波電流；濾波電路14對(duì)整流電路13的 輸出電流進(jìn)行濾波后，輸出直流電流給負(fù)載供電。其中，輸入檢測(cè)電路20,輸入端與橋式電 路10的輸入端連接后作為L(zhǎng)LC諧振變換裝置的輸入端，輸出端連接至數(shù)字處理器30的第 一輸入端，用于米集輸入電壓Vin ;驅(qū)動(dòng)電路21的輸入端與數(shù)字處理器30的輸出端連接， 輸出端與橋式電路10的驅(qū)動(dòng)端連接，根據(jù)數(shù)字處理器30輸出的PWM控制信號(hào)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電 平；峰值檢測(cè)電路22的輸入端連接至諧振電路11的輸出端，峰值檢測(cè)電路22的輸出端連 接至數(shù)字處理器30的第二輸入端，用于采集諧振電流；輸出檢測(cè)電路23的輸入端連接至濾 波電路14的輸出端，輸出檢測(cè)電路23的輸出端連接至數(shù)字處理器30的第三輸入端，用于 采集輸出電壓和輸出電流；數(shù)字處理器30根據(jù)采集的輸入電壓Vin和諧振電流輸出，并根 據(jù)采集的輸出電壓和輸出電流輸出PWM控制信號(hào)?？刂扑鯨LC諧振變換裝置的運(yùn)行，本 實(shí)施例中采用TMS320F2808芯片作為數(shù)字處理器。
[0035] 諧振電路11由諧振電感L和諧振電容(；串接組成，其諧振頻率/r
[0036] 如圖2所示，是本實(shí)用新型實(shí)施例的LLC諧振變換裝置的電路圖，包括依次串接的 橋式電路1 〇、諧振電路11、變壓器12、整流電路13和濾波電路14。橋式電路10包括T1、T2、 T3和T4四個(gè)開關(guān)管，開關(guān)管T1至T4均包含M0SFET、續(xù)流二極管以及緩沖電容，M0SFET、續(xù) 流二極管以及緩沖電容并聯(lián)連接。開關(guān)管T1和開關(guān)管T2處于同一橋臂，開關(guān)管T3和開關(guān) 管T4處于同一橋臂，兩橋臂連接于輸入電源的正負(fù)母線，輸入電源電壓為600V，開關(guān)管T1 和開關(guān)管T2間的點(diǎn)A與開關(guān)管T3和開關(guān)管T4間的點(diǎn)B引出接于后端諧振電路。
[0037] 諧振電路11包括電感L和電容(；，電感L與電容(；串聯(lián)，電感感值L = 37. 07uH， 電容容值(；=23. 63nF，諧振頻率為170kHz。
[0038] 變壓器12包括第一變壓器和第二變壓器，第一變壓器和第二變壓器均具有三個(gè) 繞組，變比均為26 : 3 : 3。第一變壓器原邊繞組與第二變壓器原邊繞組串聯(lián)連接，第一變 壓器副邊繞組端子s2、S3和第二變壓器副邊繞組端子s6、s7共同連接于輸出負(fù)極，繞組端 子si、s4、s5、s8接于后端整流電路。
[0039] 整流電路13包括第一至第四共四個(gè)二極管，第一二極管D5的正極接于第一變壓 器副邊端子sl，第二二極管D 6的正極接于第一變壓器副邊端子s4,第三二極管D7的正極 接于第二變壓器副邊端子s5,第四二極管D8的正極接于第二變壓器副邊端子s8,第一至第 四二極管負(fù)極共同連接于輸出正極。
[0040] 濾波電路14包括電容器C，并接于輸出正負(fù)極，其容值C = 11. 48mF。
[0041] 開關(guān)T1?T4的驅(qū)動(dòng)電平如圖3所示，驅(qū)動(dòng)電平占空比為D。50%，死區(qū)時(shí)間td 固定，周期T通過閉環(huán)控制調(diào)節(jié)。
[0042] 圖4所示為輸入檢測(cè)電路20實(shí)施例，包括第一采樣單元201、第一濾波電容Cins、 第一差分放大電路202、第二濾波電容C 5、第一電壓跟隨器203以及第一 RC濾波器204 ;其 中第一米樣單兀201包括第一電壓霍爾器H1、電阻R。和米樣電阻Rins ;第一電壓霍爾器H1 通過電阻R〇并接至LLC諧振變換裝置輸入正負(fù)極，第一電壓霍爾器H1輸出側(cè)并接采樣電 阻R ins將電壓霍爾H1輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào) '，濾波電容Cins并接至采樣電阻Rins 以平滑第一電壓霍爾器HI的輸出信號(hào)；電阻凡、1?2、1?3、1?4以及運(yùn)算放大器41構(gòu)成第一差分 放大電路202,將電壓霍爾輸出信號(hào) ' 進(jìn)行電壓比例放大，得到一個(gè)范圍合適的電壓V2，放 大比例為$，電容C5與電阻R3并聯(lián)，用于對(duì)V2進(jìn)一步濾波；電阻R 5、R6以及運(yùn)算放大器A2 構(gòu)成第一電壓跟隨器203,其輸出電壓V3跟隨電壓V2，同時(shí)增加輸出阻抗；電阻R7與電容C 6 構(gòu)成RC濾波器204,對(duì)電壓V3進(jìn)行濾波，得到較為干凈、平滑的電壓信號(hào)Vin s，電壓Vin s輸 入到數(shù)字處理器30,通過數(shù)字處理器內(nèi)部的AD模塊進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。
[0043] 圖5所示為峰值檢測(cè)電路22實(shí)施例，包括CT線圈、采樣電阻Rrs、電容Crs、半波 整流模塊221和峰值檢測(cè)模塊222 ;其中諧振電路的輸出從CT線圈中穿過，CT線圈匝比數(shù) 為1 : 200，CT線圈副邊輸出電流與諧振電流之比為1 : 200,采樣電阻Rrs并接于CT線 圈輸出，將CT輸出的交流電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為交流電壓信號(hào)V4，電容Crs并接于米樣電阻Rrs， 對(duì)電壓V 4進(jìn)行濾波；電阻R8、R9、R2(I和二極管D9、D 1(I以及運(yùn)算放大器A3構(gòu)成半波整流模塊 221，對(duì)交流電壓信號(hào)V4進(jìn)行半波整流，輸出只有正半波的電壓信號(hào)V 5，二極管Dn、電容C7、 電阻Rn以及運(yùn)算放大器A4構(gòu)成峰值檢測(cè)模塊222,對(duì)半波電壓信號(hào)V 5的峰值進(jìn)行采集，輸 出峰值直流電壓信號(hào)V,p s，電壓V,p s輸入到數(shù)字處理器30,通過數(shù)字處理器30內(nèi)部的AD模 塊進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。
[0044] 圖6所示為輸出檢測(cè)電路23實(shí)施例，其中，（a)為輸出電壓檢測(cè)電路231，（b)為 輸出電流檢測(cè)電路232。其中輸出電壓檢測(cè)電路231包括第二采樣單元2311、濾波電容C。,、 第二差分放大電路2312、電容C 8、第二電壓跟隨器2313和第二RC濾波器2314 ;其中第二采 樣單元2311包括第二電壓霍爾H2、電阻R12和采樣電阻R。，；電壓霍爾H2通過電阻R 12并接 至LLC諧振變換裝置輸出正負(fù)極，電壓霍爾H2輸出側(cè)并接采樣電阻R。,將電壓霍爾H2輸出 的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)V 6，濾波電容(；s并接至R。，以平滑電壓霍爾H2的輸出信號(hào)；電 阻R13、R 14、R15、R16以及運(yùn)算放大器A5構(gòu)成第二差分放大電路2312,將電壓霍爾輸出信號(hào)V 6 進(jìn)行電壓比例放大，得到一個(gè)范圍合適的電壓v7，放大比例為f，電容(：8與1?15并聯(lián)，對(duì)v 6 尺13 進(jìn)一步濾波；電阻R17、R18以及運(yùn)算放大器A6構(gòu)成第二電壓跟隨器2313,其輸出電壓％跟 隨電壓V7，同時(shí)增加輸出阻抗；電阻R19與電容C9構(gòu)成第二RC濾波器2314,對(duì)電壓V 8進(jìn)行 濾波，得到較為干凈、平滑的電壓信號(hào)V。s，電壓V。s輸入到數(shù)字處理器30,通過數(shù)字處理器 內(nèi)部的AD模塊進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。
[0045] 輸出電流檢測(cè)電路232包括第三采樣單元2321、采樣電阻、第三差分放大電路 2322、電容C10、第三電壓跟隨器2323和第三RC濾波器2324 ;其中第三采樣單元2321包括 第三電流霍爾H3和采樣電阻1?。31 ;其中第三電流霍爾H3串接在輸出，其輸出側(cè)并接采樣電 阻U將電流霍爾H3輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)V9，濾波電容(； sl并接至U以平滑 電流霍爾H3的輸出信號(hào)；電阻R2Q、R21、R 22、R23以及運(yùn)算放大器A7構(gòu)成第三差分放大電路 2322,將電流霍爾輸出信號(hào)V 9進(jìn)行電壓比例放大，得到一個(gè)范圍合適的電壓V1(l，放大比例 為|，電容C1(l與R22并聯(lián)，對(duì)V9進(jìn)一步濾波；電阻R24、R 25以及運(yùn)算放大器A8構(gòu)成第三電 ^20 壓跟隨器2323,其輸出電壓Vn跟隨電壓V1Q，同時(shí)增加輸出阻抗；電阻R26與電容C n構(gòu)成第 三RC濾波器2324,對(duì)電壓Vn進(jìn)行濾波，得到較為干凈、平滑的電壓信號(hào)I。s，電壓I。 s輸入 到數(shù)字處理器30,通過數(shù)字處理器內(nèi)部的AD模塊進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。
[0046] 圖7所示為驅(qū)動(dòng)電路實(shí)施例，DRIVE_H、DRIVE-L分別為數(shù)字處理器發(fā)出的兩路PWM 信號(hào)，DRIVE_H和DRIVE_I^^周期以及占空比相同，相位相差180°。驅(qū)動(dòng)電路原邊采用了 高速M(fèi)OSFET Q1?Q4以及電容Cdl?Cd8組成的圖騰柱式推動(dòng)結(jié)構(gòu)，能對(duì)數(shù)字處理器30發(fā) 來的PWM信號(hào)DRIVE_H和DRIVE_L實(shí)現(xiàn)快速切換及功率放大。驅(qū)動(dòng)電路副邊Q5?Q8分別 對(duì)驅(qū)動(dòng)電平G1?G4形成快速放電回路，在驅(qū)動(dòng)關(guān)斷時(shí)間加速驅(qū)動(dòng)電平后沿關(guān)斷。
[0047] 圖8所示為本實(shí)用新型實(shí)施例的DSP控制系統(tǒng)流程圖，其中，（a)為主程序流程圖， (b)為中斷程序流程圖。所述LLC諧振變換裝置啟動(dòng)時(shí)，首先進(jìn)入主程序，如（a)所示，在進(jìn) 行DSP初始化、變量初始化以及零漂校正后，主程序進(jìn)入死循環(huán)，循環(huán)體中，DSP不斷地進(jìn)行 邏輯判斷和通信查詢。邏輯判斷的主要作用是判斷所述LLC諧振變換裝置的運(yùn)行狀態(tài)以及 控制各狀態(tài)間的轉(zhuǎn)化；通信查詢的主要作用是控制DSP與上位機(jī)的通訊。所述LLC諧振變 換裝置的閉環(huán)運(yùn)行通過中斷程序?qū)崿F(xiàn)，如（b)所示，DSP每隔15us執(zhí)行一次此中斷程序，進(jìn) 入中斷后，DSP首先讀取各采樣量的AD結(jié)果，然后進(jìn)行故障判斷，故障包括輸入欠壓故障、 輸入過壓故障、諧振電流過流故障、輸出過壓故障、輸出過流故障，最后進(jìn)行運(yùn)行模式判斷， 根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行電壓閉環(huán)控制或者電流閉環(huán)控制。
[0048] 本實(shí)用新型提供的LLC諧振變換裝置采用采用數(shù)字處理器進(jìn)行控制，速度快，控 制靈活；通過增加輸入檢測(cè)電路，檢測(cè)輸入電壓，實(shí)現(xiàn)輸入欠壓保護(hù)和過壓保護(hù)，避免在閉 環(huán)運(yùn)行時(shí)，由于輸入電壓跌落而導(dǎo)致的諧振電流過流；通過增加峰值檢測(cè)電路，檢測(cè)諧振電 流峰值，直接實(shí)現(xiàn)對(duì)諧振電流峰值的限定保護(hù)，避免在閉環(huán)調(diào)節(jié)過程中，由于頻率調(diào)節(jié)過快 而導(dǎo)致的諧振電流過流。
[0049] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不 用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改 進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種LLC諧振變換裝置，其特征在于，包括依次串聯(lián)連接的橋式電路（10)、諧振電 路（11)、變壓器（12)、整流電路（13)和濾波電路（14);其特征在于，還包括輸入檢測(cè)電路 (20) 、驅(qū)動(dòng)電路（21)、峰值檢測(cè)電路（22)、輸出檢測(cè)電路（23)以及數(shù)字處理器（30); 所述輸入檢測(cè)電路（20)的輸入端與所述橋式電路（10)的輸入端連接，所述輸入檢測(cè) 電路（20)的輸出端與所述數(shù)字處理器（30)的第一輸入端連接； 所述峰值檢測(cè)電路（22)的輸入端與所述諧振電路（11)和所述變壓器（12)的連接端 連接，所述峰值檢測(cè)電路（22)的輸出端與所述數(shù)字處理器（30)的第二輸入端連接； 所述輸出檢測(cè)電路（23)的輸入端與所述濾波電路（14)的輸出端連接，所述輸出檢測(cè) 電路（23)的輸出端與所述數(shù)字處理器（30)的第三輸入端連接； 所述驅(qū)動(dòng)電路（21)的輸入端與所述數(shù)字處理器（30)的輸出端連接，所述驅(qū)動(dòng)電路 (21) 的輸出端與所述橋式電路（10)的控制端連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的LLC諧振變換裝置，其特征在于，所述輸入檢測(cè)電路（20)包括 依次串聯(lián)的第一差分放大電路（202)、第一電壓跟隨器（203)和第一 RC濾波器（204);以及 第一采樣單元（201)、濾波電容Cins和濾波電容C5 ; 所述濾波電容(：5連接在所述第一差分放大電路（202)中A1的正相輸入端與地之間； 所述濾波電容Cins連接在所述第一采樣單元（201)的輸出端與地之間，所述第一采樣 單元（201)的輸入端作為所述輸入檢測(cè)電路（20)的輸入端；所述第一 RC濾波器（204)的 輸出端作為所述輸入檢測(cè)電路（20)的輸出端。
3. 如權(quán)利要求2所述的LLC諧振變換裝置，其特征在于，所述第一采樣單元（201)包括 第一電壓霍爾器H1、電阻&和米樣電阻R ins ; 所述第一電壓霍爾器HI的電壓輸入端正極V+通過電阻&接至LLC諧振變換裝置輸 入正極，所述第一電壓霍爾器H1的電壓輸入端負(fù)極V-接至諧振變換裝置輸入負(fù)極，所述第 一電壓霍爾器H1的輸出端作為所述第一米樣單兀（201)的輸出端，所述第一電壓霍爾器H1 的輸出端還通過所述采樣電阻R ins接地。
4. 如權(quán)利要求2所述的LLC諧振變換裝置，其特征在于，所述第一差分放大電路（202) 包括電阻&、電阻R2、電阻R 3、電阻R4和運(yùn)算放大器A1 ; 所述運(yùn)算放大器A1的正相輸入端通過所述電阻&連接至所述第一采樣單元（201)的 輸出端，所述運(yùn)算放大器A1的正相輸入端還通過所述電阻民接地；所述運(yùn)算放大器A1的 反相輸入端通過所述電阻R2接地；所述運(yùn)算放大器A1的輸出端作為所述第一差分放大電 路（202)的輸出端；所述電阻&連接在所述運(yùn)算放大器A1的反相輸入端與輸出端之間。
5. 如權(quán)利要求2所述的LLC諧振變換裝置，其特征在于，所述第一電壓跟隨器（203)包 括電阻R5、電阻R 6和運(yùn)算放大器A2 ; 所述運(yùn)算放大器A2的正相輸入端通過所述電阻馬連接至所述第一差分放大電路 (202)的輸出端，所述運(yùn)算放大器A2的反相輸入端通過所述電阻&連接至其輸出端，所述 運(yùn)算放大器A2的輸出端作為所述第一電壓跟隨器（203)的輸出端。
6. 如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的LLC諧振變換裝置，其特征在于，所述峰值檢測(cè)電路 (22) 包括CT線圈、采樣電阻Rrs、電容Crs、半波整流模塊（221)和峰值檢測(cè)模塊（222); 所述采樣電阻Rrs并接于所述CT線圈的輸出端，所述電容Crs與所述采樣電阻Rrs并 聯(lián)連接；所述半波整流模塊（221)的輸入端連接至所述采樣電阻Rrs與所述CT線圈的連接 端，所述峰值檢測(cè)模塊（222)的輸入端連接至所述半波整流模塊（221)的輸出端，所述峰值 檢測(cè)模塊（222)的輸出端作為所述峰值檢測(cè)電路（22)的輸出端。
7. 如權(quán)利要求6所述的LLC諧振變換裝置，其特征在于，所述半波整流模塊（221)包括 電阻R8、電阻R 9、電阻R1(1、二極管D9、二極管D1(l和運(yùn)算放大器A3 ; 所述電阻馬的一端作為所述半波整流模塊（221)的輸入端，所述電阻R8的另一端連接 至所述運(yùn)算放大器A3的反相輸入端，所述運(yùn)算放大器A3的正相輸入端通過所述電阻1?9接 地； 所述二極管D9的陽極連接至所述運(yùn)算放大器A3的反相輸入端，所述二極管D9的陰極 連接至所述運(yùn)算放大器A3的輸出端； 所述二極管D1(l的陽極連接至所述運(yùn)算放大器A3的輸出端，所述二極管D1(l的陰極作為 所述半波整流模塊（221)的輸出端； 所述電阻R1(1連接在所述運(yùn)算放大器A3的反相輸入端與所述二極管D1(l的陰極之間。
8. 如權(quán)利要求6所述的LLC諧振變換裝置，其特征在于，所述峰值檢測(cè)模塊（222)包括 二極管Dn、電容C 7、電阻Rn和運(yùn)算放大器A4 ; 所述運(yùn)算放大器A4的正相輸入端作為所述峰值檢測(cè)模塊（222)的輸入端，所述二極管 Dn的陽極連接至所述運(yùn)算放大器A4的輸出端，所述二極管Dn的陰極作為所述峰值檢測(cè)模 塊（222)的輸出端；所述二極管D n的陰極還與所述運(yùn)算放大器A4的反相輸入端連接； 所述電容C7連接在所述二極管Dn的陰極與地之間；所述電阻Rn與所述電容C 7并聯(lián) 連接。
9. 如權(quán)利要求1所述的LLC諧振變換裝置，其特征在于，所述輸出檢測(cè)電路（23)包括 用于采集輸出電壓的輸出電壓檢測(cè)電路（231)和用于采集輸出電流的輸出電流檢測(cè)電路 (232)。
10. 如權(quán)利要求1所述的LLC諧振變換裝置，其特征在于，所述諧振電路（11)包括依次 串聯(lián)的電感L和電容(；； 所述電感L的非串聯(lián)連接端作為所述諧振電路（11)的輸入端，所述電容(；的非串聯(lián) 連接端作為所述諧振電路（11)的輸出端。
【文檔編號(hào)】H02M3/335GK203911762SQ201420300388
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】段善旭, 仰冬冬, 陳昌松 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)