Llc半橋諧振變換器及其次級同步整流裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種LLC半橋諧振變換器及其次級同步整流裝置，該次級同步整流裝置包括MOS管Q1、Q2，電阻R1、R2、R4、R5，電容C1、C2，穩(wěn)壓管Z1、Z2，二極管D1、D2。其中，電容C1、電阻R1、R2、穩(wěn)壓管Z1以及二極管D1組成MOS管Q1的驅(qū)動電路，電容C2、電阻R4、R5、穩(wěn)壓管Z2以及二極管D2組成MOS管Q2的驅(qū)動電路。本發(fā)明通過簡單的驅(qū)動電路驅(qū)動MOS管，實現(xiàn)LLC半橋諧振變換器的次級同步整流，無需使用專用芯片，降低了應(yīng)用成本及調(diào)試難度，且PCB走線不易受干擾，同時避免了使用專用芯片驅(qū)動MOS管時芯片本身因控制問題而增大死區(qū)時間的問題，因此也提高了整機效率。
【專利說明】
LLC半橋諧振變換器及其次級同步整流裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及低壓大電流電源供電領(lǐng)域，特別是涉及一種LLC半橋諧振變換器及其次級同步整流裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前較多的工業(yè)領(lǐng)域，比如通信、LED大屏幕顯示等領(lǐng)域，在很多場合都需要使用低壓大電流的電源進行供電。對于低壓大電流的輸出方案，因二極管正向?qū)〞r結(jié)電壓比MOS管(Metal Oxide Semiconductor，金屬-絕緣體-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)導(dǎo)通時高，損耗就比使用MOS管整流大，因此，為了提高效率，低壓大電流輸出都會選用MOS管整流方案，而在現(xiàn)有技術(shù)中一般選用LLC半橋諧振拓撲結(jié)構(gòu)，但是傳統(tǒng)LLC半橋諧振變換器中需要專用芯片來驅(qū)動MOS管(如圖1所示)，這樣就增加了應(yīng)用成本，且調(diào)試較為復(fù)雜，PCB走線容易受干擾，容易出現(xiàn)占空比丟失和占空比不平衡等問題，同時專用芯片驅(qū)動MOS管時芯片本身因控制問題會增大死區(qū)時間，使得整機效率也比較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于此，為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供一種LLC半橋諧振變換器及其次級同步整流裝置，無需使用專用芯片驅(qū)動MOS管，降低應(yīng)用成本，提高整機效率。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例采用以下技術(shù)方案:
[0005]—種LLC半橋諧振變換器中的次級同步整流裝置，包括:M0S管Ql、Q2，電阻Rl、R2、尺4、1?5，電容(:1工2，穩(wěn)壓管21、22，二極管01、02;
[0006]MOS管Ql的漏極連接LLC半橋諧振變換器中的中心抽頭變壓器次級的第一端頭，MOS管QI的源極連接二極管DI的負極；電容CI和電阻RI并聯(lián)后與電阻R2均串接在MOS管QI的柵極與所述中心抽頭變壓器次級的第二端頭之間；穩(wěn)壓管Zl的正極與二極管Dl的正極連接，穩(wěn)壓管Zl的負極與MOS管Ql的柵極連接；
[0007]MOS管Q2的漏極連接所述中心抽頭變壓器次級的第二端頭，MOS管Q2的源極連接二極管D2的負極；電容C2和電阻R4并聯(lián)后與電阻R5均串接在MOS管Q2的柵極與所述中心抽頭變壓器次級的第一端頭之間；穩(wěn)壓管Z2的正極與二極管D2的正極連接，穩(wěn)壓管Z2的負極與MOS管Q2的柵極連接。
[0008]以及一種LLC半橋諧振變換器，包括中心抽頭變壓器和連接在所述中心抽頭變壓器初級的LLC半橋諧振電路，還包括濾波電容以及如權(quán)利要求1至4任一項所述的次級同步整流裝置;所述濾波電容一端接地，另一端連接所述中心抽頭變壓器次級的中心抽頭。
[0009]本發(fā)明通過簡單的驅(qū)動電路驅(qū)動MOS管，實現(xiàn)LLC半橋諧振變換器的次級同步整流，無需使用專用芯片，降低了應(yīng)用成本及調(diào)試難度，且PCB走線不易受干擾。由于未使用專用芯片，因此不會出現(xiàn)占空比丟失和占空比不平衡等問題，不影響輸出效率，同時避免了使用專用芯片驅(qū)動MOS管時芯片本身因控制問題而增大死區(qū)時間的問題，因此也提高了整機效率。
【附圖說明】
[0010]圖1為傳統(tǒng)LLC半橋諧振變換器中使用專用芯片驅(qū)動MOS管的電路原理示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明的LLC半橋諧振變換器中的次級同步整流裝置在一個實施例中的電路原理不意圖；
[0012]圖3為本發(fā)明的LLC半橋諧振變換器中的次級同步整流裝置在另一個實施例中的電路原理示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面將結(jié)合較佳實施例及附圖對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步詳細描述。顯然，下文所描述的實施例僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。應(yīng)當(dāng)說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部內(nèi)容。
[0014]圖2是本發(fā)明的LLC半橋諧振變換器中的次級同步整流裝置在一個實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖，參照圖2所示，該次級同步整流裝置包括MOS管Ql、Q2，電阻Rl、R2、R4、R5，電容Cl、C2，穩(wěn)壓管Zl、Z2，二極管Dl、D2。其中，MOS管Ql、Q2的驅(qū)動電路是對稱的。MOS管Ql的漏極D連接LLC半橋諧振變換器中的中心抽頭變壓器Tl次級的第一端頭5，M0S管Ql的源極S連接二極管Dl的負極；電容Cl和電阻Rl并聯(lián)后與電阻R2均串接在MOS管Ql的柵極G與中心抽頭變壓器Tl次級的第二端頭3之間；穩(wěn)壓管Zl的正極與二極管Dl的正極連接，穩(wěn)壓管Zl的負極與MOS管Ql的柵極G連接。MOS管Q2的漏極D連接中心抽頭變壓器Tl次級的第二端頭3，M0S管Q2的源極S連接二極管D2的負極；電容C2和電阻R4并聯(lián)后與電阻R5均串接在MOS管Q2的柵極G與中心抽頭變壓器Tl次級的第一端頭5之間;穩(wěn)壓管Z2的正極與二極管D2的正極連接，穩(wěn)壓管Z2的負極與MOS管Q2的柵極G連接。
[0015]在本實施例的次級同步整流裝置中，電流Cl、C2為隔直電容，電阻Rl、R2可以進行分壓以調(diào)整MOS管Ql的驅(qū)動電壓DRV_1，電阻R4、R5可以進行分壓以調(diào)整MOS管Q2的驅(qū)動電壓DRV_2，同時電阻R2、R5還充當(dāng)驅(qū)動電阻。穩(wěn)壓管Zl可以防止MOS管Ql的柵極G最大電壓超規(guī)格，二極管Dl可防止電流從MOS管Ql的源極S流入柵極G。同理，穩(wěn)壓管Z2可以防止MOS管Q2的柵極G最大電壓超規(guī)格，二極管D2可防止電流從MOS管Q2的源極S流入柵極G。電容Cl、電阻Rl、電阻R2、穩(wěn)壓管Zl、二極管DI共同組成MOS管Ql的驅(qū)動電路，電容C2、電阻R4、電阻R5、穩(wěn)壓管Z2、二極管D2共同組成MOS管Q2的驅(qū)動電路，下面對本實施例的次級同步整流裝置的工作過程進行簡述。
[0016]參照圖2所示，中心抽頭變壓器Tl次級具有三個引腳，分別為第一端頭5、中心抽頭4以及第二端頭3。在實際工作時，可將中心抽頭4連接到輸出端濾波電容EI (圖2中使用電解電容)的正極，MOS管Q1、Q2的源極S以及濾波電容的負極均接地。當(dāng)中心抽頭變壓器Tl次級電流從第二端頭3流向第一端頭5時，VDSl為正電壓，VDS2為負電壓，其中VDS2接近0V，這時，VDSl的正電壓就通過由電容C2、電阻R4、電阻R5、穩(wěn)壓管Z2以及二極管D2組成的驅(qū)動電路驅(qū)動MOS管Q2，M0S管Ql的驅(qū)動電壓不大于0V，因此MOS管Ql關(guān)斷，故電流回路為:MOS管Q2的源極SHf極D—第二端頭3—中心抽頭4—V0UT，從而為輸出端供電；同理，當(dāng)中心抽頭變壓器Tl次級電流從電一端頭5流向第二端頭3時，VDS2為正電壓，VDSl為負電壓，其中VDSl接近OV，這時，VDS2的正電壓就通過由電容Cl、電阻Rl、R2、穩(wěn)壓管Zl以及二極管Dl組成的驅(qū)動電路驅(qū)動MOS管Ql，M0S管Q2關(guān)斷，因此電流回路為:MOS管Ql的源極SHf極D—第一端頭5—中心抽頭4—V0UT，從而為輸出端供電。
[0017]較佳的，為了抑制MOS管Ql、Q2的VDS電壓(漏極D與源極S之間的電壓)，防止VDS電壓超規(guī)格，還可以分別在MOS管Q1、Q2的漏極D與源極S之間設(shè)置吸收電路。參照圖3所示，本發(fā)明中的次級同步整流裝置，還包括連接在MOS管Ql的漏極D和源極S之間第一吸收電路101，以及連接在MOS管Q2的漏極D和源極S之間的第二吸收電路102。第一吸收電路101可以抑制MOS管Ql的漏極與源極之間的電壓不超規(guī)格，第二吸收電路102可以抑制MOS管Q2的漏極與源極之間的電壓不超規(guī)格。第一吸收電路101和第二吸收電路102可采用多種方式，可選的，以第一吸收電路101為例，可采用RC阻容吸收電路，RC阻容吸收電路可以抑制VDS電壓，防止其超規(guī)格，確保MOS管安全運行。
[0018]較佳的，參照圖3所示，第一吸收電路101包括TVS管Z3，TVS管Z3的正極連接MOS管Ql的源極S，TVS管Z3的負極連接MOS管Ql的漏極DJVS管(Transient Voltage Suppressor,瞬態(tài)電壓抑制二極管)是在穩(wěn)壓管工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新產(chǎn)品，其電路符號和普通穩(wěn)壓二極管相同，外形也與普通二極管無異，當(dāng)TVS管兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時，它能以極高的速度使其阻抗驟然降低，同時吸收一個大電流，將其兩端間的電壓箝位在一個預(yù)定的數(shù)值上，從而確保后面的電路元件免受瞬態(tài)高能量的沖擊而損壞。TVS管的反應(yīng)速度比RC阻容吸收電路快，吸收效果更好。
[0019]同理，第二吸收電路102也可采用RC阻容吸收電路或TVS管，可根據(jù)產(chǎn)品實際需求而定。在圖3中，第二吸收電路102采用TVS管Z4，TVS管Z4的正極連接MOS管Q2的源極，TVS管Z4的負極連接MOS管Q2的漏極，可以有效抑制MOS管Q2的VDS電壓，防止其超規(guī)格。
[0020]進一步的，仍參照圖3所示，為了防止靜電損壞MOS管Q1，本發(fā)明的次級同步整流裝置還包括連接在MOS管Ql的柵極G和源極S之間的電阻R3。同時，電阻R1、R2、R3可以進行分壓以調(diào)整MOS管Ql的驅(qū)動電壓DRV_1，這樣MOS管Ql的驅(qū)動電路由電容Cl、電阻Rl、R2、R3、穩(wěn)壓管Zl及二極管Dl組成。
[0021]同理，仍參照圖3所示，為了防止靜電損壞MOS管Q2，本發(fā)明的次級同步整流裝置還包括連接在MOS管Q2的柵極G和源極S之間的電阻R6。同時，電阻R4、R5、R6可以進行分壓以調(diào)整MOS管Q2的驅(qū)動電壓DRV_2，這樣MOS管Q2的驅(qū)動電路由電容C2、電阻R4、R5、R6、穩(wěn)壓管Z2及二極管D2組成。
[0022]當(dāng)中心抽頭變壓器Tl次級電流從第二端頭3流向第一端頭5時，VDSl為正電壓，VDS2為負電壓，其中VDS2接近0V，這時，VDSl的正電壓就通過由電容C2、電阻R4、電阻R5、電阻R6、穩(wěn)壓管Z2以及二極管D2組成的驅(qū)動電路驅(qū)動MOS管Q2，此時MOS管Ql關(guān)斷，故電流回路為:MOS管Q2的源極SHf極D—第二端頭3—中心抽頭4—V0UT，從而為輸出端供電；當(dāng)中心抽頭變壓器Tl次級電流從電一端頭5流向第二端頭3時，VDS2為正電壓，VDSl為負電壓，其中VDSl接近0V，這時，VDS2的正電壓就通過由電容Cl、電阻Rl、R2、R3、穩(wěn)壓管Zl以及二極管Dl組成的驅(qū)動電路驅(qū)動MOS管Ql，M0S管Q2關(guān)斷，因此電流回路為:MOS管Ql的源極SHf極D—弟一?而頭5—中七、抽頭4—V0UT，從而為輸出纟而供電。
[0023]綜上所述，本發(fā)明的LLC半橋諧振變換器中的次級同步整流裝置，通過簡單的電路就可以實現(xiàn)MOS管的驅(qū)動，實現(xiàn)LLC半橋諧振變換器的次級同步整流，無需使用專用芯片，降低了應(yīng)用成本及調(diào)試難度，且PCB走線不易受干擾，由于未使用專用芯片，因此不會出現(xiàn)占空比丟失和占空比不平衡等問題，不影響輸出效率，同時避免了使用專用芯片驅(qū)動MOS管時芯片本身因控制問題而增大死區(qū)時間的問題，提高了整機效率。
[0024]基于上述本發(fā)明的LLC半橋諧振變換器中的次級同步整流裝置，本發(fā)明還提供一種LLC半橋諧振變換器，LLC半橋諧振變換器優(yōu)于常規(guī)的串聯(lián)諧振變換器和并聯(lián)諧振變換器，在負載和輸入變化較大時，頻率變化仍很小，且全負載范圍內(nèi)切換可實現(xiàn)零電壓轉(zhuǎn)換。參照圖1至圖3所示，本發(fā)明的LLC半橋諧振變換器包括中心抽頭變壓器Tl和連接在中心抽頭變壓器Tl初級的LLC半橋諧振電路，還包括濾波電容El以及上述本發(fā)明的次級同步整流裝置;濾波電容一端接地，另一端連接中心抽頭變壓器Tl次級的中心抽頭。LLC半橋諧振電路有諸多較為成熟的電路結(jié)構(gòu)，此處不再進行詳述。
[0025]較佳的，濾波電容El可采用電解電容，電解電容單位體積的電容量非常大，其它種類的電容大幾十到數(shù)百倍，額定的容量可以做到非常大，可以輕易做到幾萬yf甚至幾f，且其成本較低。
[0026]以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認為是本說明書記載的范圍。
[0027]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種LLC半橋諧振變換器中的次級同步整流裝置，其特征在于，包括:MOS管Q1、Q2，電阻 Rl、R2、R4、R5，電容 Cl、C2，穩(wěn)壓管 Zl、Z2，二極管 Dl、D2; MOS管Ql的漏極連接LLC半橋諧振變換器中的中心抽頭變壓器次級的第一端頭，MOS管Ql的源極連接二極管Dl的負極；電容Cl和電阻Rl并聯(lián)后與電阻R2均串接在MOS管Ql的柵極與所述中心抽頭變壓器次級的第二端頭之間；穩(wěn)壓管Zl的正極與二極管Dl的正極連接，穩(wěn)壓管Zl的負極與MOS管Ql的柵極連接； MOS管Q2的漏極連接所述中心抽頭變壓器次級的第二端頭，MOS管Q2的源極連接二極管D2的負極；電容C2和電阻R4并聯(lián)后與電阻R5均串接在MOS管Q2的柵極與所述中心抽頭變壓器次級的第一端頭之間；穩(wěn)壓管Z2的正極與二極管D2的正極連接，穩(wěn)壓管Z2的負極與MOS管Q2的柵極連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LLC半橋諧振變換器中的次級同步整流裝置，其特征在于，還包括連接在MOS管Ql的漏極和源極之間且用于抑制MOS管Ql的漏極與源極之間的電壓的第一吸收電路，以及連接在MOS管Q2的漏極和源極之間且用于抑制MOS管Q2的漏極與源極之間的電壓的第二吸收電路。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LLC半橋諧振變換器中的次級同步整流裝置，其特征在于，所述第一吸收電路包括TVS管Z3，TVS管Z3的正極連接MOS管Ql的源極，TVS管Z3的負極連接MOS管Ql的漏極。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LLC半橋諧振變換器中的次級同步整流裝置，其特征在于，所述第一吸收電路為RC阻容吸收電路。5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的LLC半橋諧振變換器中的次級同步整流裝置，其特征在于，所述第二吸收電路包括TVS管Z4，TVS管Z4的正極連接MOS管Q2的源極，TVS管Z4的負極連接MOS管Q2的漏極。6.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的LLC半橋諧振變換器中的次級同步整流裝置，其特征在于，所述第二吸收電路為RC阻容吸收電路。7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的LLC半橋諧振變換器中的次級同步整流裝置，其特征在于，還包括連接在MOS管Ql的柵極和源極之間的電阻R3。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LLC半橋諧振變換器中的次級同步整流裝置，其特征在于，還包括連接在MOS管Q2的柵極和源極之間的電阻R6。9.一種LLC半橋諧振變換器，其特征在于，包括中心抽頭變壓器和連接在所述中心抽頭變壓器初級的LLC半橋諧振電路，還包括濾波電容以及如權(quán)利要求1至4任一項所述的次級同步整流裝置;所述濾波電容一端接地，另一端連接所述中心抽頭變壓器次級的中心抽頭。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的LLC半橋諧振變換器，其特征在于，所述濾波電容為電解電容。
【文檔編號】H02M7/219GK105846700SQ201610192104
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月29日
【發(fā)明人】黃定江
【申請人】廣州視源電子科技股份有限公司