一种LLC谐振变换器混合调制电路
本技术属于谐振式开关变换器，具体涉及一种llc谐振变换器混合调制电路。
背景技术：
1、llc谐振变换器通过谐振方式工作，原边mos可以很好实现零电压开通(zvs)，副边整流管能够实现零电流关断(zcs)，因此llc谐振变换器具有良好的软开关特性，能够有效减小开关损耗，提高电能传输效率，并广泛应用于高功率密度和高效能转换的场景，例如电源适配器、电动汽车充电器和储能变流器等。
2、llc谐振变换器通常工作在较高的开关频率范围内，这有助于减小谐振电感和谐振电容的尺寸以及变压器的体积，并且提高系统的响应速度，同时高频操作还有助于降低电磁干扰和电磁兼容性问题。llc谐振变换器通过控制开关频率和调整谐振参数来实现输出电压的调节，适应不同负载和输入电压，但是在一定开关频率范围内输入电压增益范围较窄，而较宽的频率范围将使磁性元件的设计更加困难。
技术实现思路
1、本实用新型提供一种llc谐振变换器混合调制电路，以解决llc谐振变换器在一定开关频率范围内存在输入电压增益范围较窄的问题，从而拓宽llc谐振变换器增益范围。
2、为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
3、一种llc谐振变换器混合调制电路，包括：输入滤波单元、辅助供电单元、全桥逆变单元、谐振腔单元、高频变压器t、全桥整流单元、输出滤波单元、采样单元和控制单元；
4、所述控制单元包括：控制电路、第一驱动电路、隔离芯片和第二驱动电路，所述控制电路包括dsp控制芯片，所述dsp控制芯片的x1引脚和x2引脚共同并联连接反馈电阻r9，反馈电阻r9并联连接晶振x11，晶振x11的一端连接谐振电容c11，晶振x11的另一端连接谐振电容c12，谐振电容c11和谐振电容c12接地；
5、所述dsp控制芯片的xrs引脚连接电阻r10，电阻r10连接所述辅助供电单元和开关键k1，开关键k1接地且连接所述辅助供电单元的输出端；所述dsp控制芯片的vregenz引脚连接电阻r11，电阻r11连接电容c13，电容c13连接辅助供电单元的输出端；
6、所述dsp控制芯片的adcina1引脚和adcina0引脚连接所述采样单元的输出端，所述dsp控制芯片连接隔离芯片，隔离芯片连接第一驱动电路，第一驱动电路连接全桥逆变单元，隔离芯片和第一驱动电路连接辅助供电单元的输出端，第二驱动电路连接dsp控制芯片和全桥整流单元；
7、所述输入滤波单元的输出端连接辅助供电单元的输入端和全桥逆变单元的输入端，所述谐振腔单元的输入端连接全桥逆变单元的输出端，所述谐振腔单元的输出端连接所述高频变压器t的原边，所述全桥整流单元的输入端连接高频变压器t的副边，所述输出滤波单元的输入端连接全桥整流单元的输出端，所述采样单元的输入端连接输出滤波单元的输出端。
8、进一步地，所述辅助供电单元包括：输入端vin2、输入滤波电容cin2、mos管q9、电源s12v、电源p12v、电源s3.3v、电源p3.3v、变压器t2、副边二极管d9、副边二极管d10、副边输出滤波电容co1、副边输出滤波电容co2、副边输出滤波电容co3、副边输出滤波电容co4、低压差线性稳压器ldo1、低压差线性稳压器ldo2和供电控制电路；
9、所述供电控制电路的输出端连接mos管q9的栅极，所述供电控制电路的输入端连接电源p12v的正极，所述供电控制电路用于发出频率固定的pwm脉冲以控制mos管q9开关，并用于调节pwm脉冲占空比调节辅助供电单元的输出电压；
10、所述辅助供电单元的输入端vin2与输入滤波电容cin2并联，输入端vin2的正极连接mos管q9的漏极，输入端vin2的负极接地，mos管q9的源极连接变压器t2的原边同名端，变压器t2的原边非同名端接地，变压器t2的第一副边的同名端连接电源s12v的负极，变压器t2的第一副边的非同名端连接副边二极管d9的正极，副边二极管d9的负极连接电源s12v的正极，副边输出滤波电容co1并联连接电源s12v，电源s12v的正极连接低压差线性稳压器ldo1的正极输入端，电源s12v的负极连接低压差线性稳压器ldo1的负极输入端，低压差线性稳压器ldo1的输出端连接副边输出滤波电容co3，副边输出滤波电容co3的正极连接电源s3.3v的正极，输出滤波电容co3的负极连接电源s3.3v的负极并接地；
11、变压器t2的第二副边的同名端连接电源p12v的负极，变压器t2的第二副边的非同名端连接副边二极管d10的正极，副边二极管d10的负极连接电源p12v的正极，副边输出滤波电容co2并联连接电源p12v，电源p12v的正极连接低压差线性稳压器ldo2的正极输入端，电源p12v的负极连接低压差线性稳压器ldo2的负极输入端，低压差线性稳压器ldo2的输出端连接副边输出滤波电容co4，输出滤波电容co4的正极连接电源p3.3v的正极，输出滤波电容co4的负极连接电源p3.3v的负极并接地。
12、进一步地，dsp控制芯片的vdda引脚连接电源s3.3v，dsp控制芯片的gnd引脚接地，第二驱动电路连接电源s12v，第一驱动电路连接电源p12v，隔离芯片的原边连接电源p3.3v并接地，隔离芯片的副边连接电源s3.3v
13、进一步地，所述采样单元包括：电阻r1、电阻r2、采样电阻r3、采样电阻r4、分压电阻r5、分压电阻r6、分压电阻r7、分压电阻r8、滤波电容c9、滤波电容c10、运算放大器u1、电源3.3v、电压检测端vs和电流检测端vi；
14、所述输出滤波单元的输出端正极连接电阻r1，电阻r1串联连接电阻r2，电阻r2接地，电阻r1和电阻r2之间连接电压检测端vs；
15、采样电阻r3的一端接地且另一端连接输出滤波单元的输出端负极，采样电阻r3连接分压电阻r5，分压电阻r5连接分压电阻r8，分压电阻r8接地，分压电阻r5连接运算放大器u1的正极输入端，分压电阻r6的一端连接采样电阻r3，分压电阻r6的另一端连接运算放大器u1的负极输入端，分压电阻r7的一端连接运算放大器u1的负极输入端，分压电阻r7的另一端连接运算放大器u1的输出端，运算放大器u1的输出端连接电流检测端vi，滤波电容c9并联连接分压电阻r7，运算放大器u1的供电正极连接电源3.3v，电源3.3v通过滤波电容c10接地，运算放大器u1的供电负极接地。
16、进一步地，所述输入滤波单元包括：变换器输入电压端vin和输入滤波电容cin，变换器输入电压端并联连接输入滤波电容cin；
17、所述全桥逆变单元包括：mos管q1、mos管q2、mos管q3、mos管q4、反并联二极管d1、反并联二极管d2、反并联二极管d3、反并联二极管d4、寄生电容c1、寄生电容c2、寄生电容c3和寄生电容c4；
18、变换器输入电压端vin的正极连接mos管q1的漏极和mos管q3的漏极，变换器输入电压端vin的负极连接mos管q2的源极和mos管q4的源极，mos管q1的源极连接mos管q2的漏极，mos管q3的源极连接mos管q4的漏极；
19、mos管q1的漏极连接反并联二极管d1的负极，mos管q1的源极连接反并联二极管d1的正极，寄生电容c1并联连接mos管q1；mos管q2的漏极连接反并联二极管d2的负极，mos管q2的源极连接反并联二极管d2的正极，寄生电容c2并联连接mos管q2；mos管q3的漏极连接反并联二极管d3的负极，mos管q3的源极连接反并联二极管d3的正极，寄生电容c3并联连接mos管q3；mos管q4的漏极连接反并联二极管d4的负极，mos管q4的源极连接反并联二极管d4的正极，寄生电容c4并联连接mos管q4。
20、进一步地，所述谐振腔单元包括：谐振电容cr和谐振电感器lr，谐振电感器lr的一端连接mos管q1的源极，谐振电感器lr的另一端连接高频变压器t的原边同名端，谐振电容cr的一端连接mos管q4的漏极，谐振电容cr的另一端连接高频变压器t的原边非同名端。
21、进一步地，所述全桥整流单元包括：mos管q5、mos管q6、mos管q7、mos管q8、反并联二极管d5、反并联二极管d6、反并联二极管d7、反并联二极管d8、寄生电容c5、寄生电容c6、寄生电容c7和寄生电容c8；
22、mos管q5的源极连接高频变压器t的副边同名端，mos管q8的漏极连接高频变压器t的副边非同名端，mos管q5的源极连接mos管q6的漏极，mos管q7的源极连接mos管q8的漏极，mos管q5的漏极和mos管q7的漏极连接输出滤波单元的输出端的正极，mos管q6的源极和mos管q8的源极连接输出滤波单元的输出端的负极；
23、mos管q5的漏极连接反并联二极管d5的负极，mos管q5的源极连接反并联二极管d5的正极，寄生电容c5并联连接mos管q5；mos管q6的漏极连接反并联二极管d6的负极，mos管q6的源极连接反并联二极管d6的正极，寄生电容c6并联连接mos管q6；mos管q7的漏极连接反并联二极管d7的负极，mos管q7的源极连接反并联二极管d7的正极，寄生电容c7并联连接mos管q7；mos管q8的漏极连接反并联二极管d8的负极，mos管q8的源极连接反并联二极管d8的正极，寄生电容c8并联连接mos管q8。
24、进一步地，所述输出滤波单元包括：输出电压端vout和输出滤波电容cout，输出电压端vout的正极连接mos管q5的漏极和mos管q7的漏极，输出电压端vout的负极连接mos管q6的源极和mos管q8的源极，输出滤波电容cout并联连接输出电压端vout。
25、进一步地，所述dsp控制芯片的adcina1引脚连接所述电压检测端vs，所述dsp控制芯片的adcina0引脚连接所述电流检测端vi。
26、进一步地，所述第一驱动电路的输出端分别连接mos管q1的栅极、mos管q2的栅极、mos管q3的栅极和mos管q4的栅极；
27、所述第二驱动电路的输出端分别连接mos管q5的栅极、mos管q6的栅极、mos管q7的栅极和mos管q8的栅极。
28、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
29、本实用新型提供一种llc谐振变换器混合调制电路，包括控制电路、第一驱动电路、隔离芯片和第二驱动电路，驱动电路包括dsp控制芯片，本实用新型能够在较宽的输入电压范围和不同的负载条件下得到稳定的输出电压，在大部分情况下能够实现零电压开通，在llc谐振变换器低增益时dsp控制芯片能够利用移相调制模式代替调频模式，解决了调制频率过宽的问题，有效地提高变换器工作效率，同时有利于磁性元件的设计。
技术特征：
1.一种llc谐振变换器混合调制电路，其特征在于，包括：输入滤波单元、辅助供电单元、全桥逆变单元、谐振腔单元、高频变压器t、全桥整流单元、输出滤波单元、采样单元和控制单元；
2.根据权利要求1所述的一种llc谐振变换器混合调制电路，其特征在于，所述辅助供电单元包括：输入端vin2、输入滤波电容cin2、mos管q9、电源s12v、电源p12v、电源s3.3v、电源p3.3v、变压器t2、副边二极管d9、副边二极管d10、副边输出滤波电容co1、副边输出滤波电容co2、副边输出滤波电容co3、副边输出滤波电容co4、低压差线性稳压器ldo1、低压差线性稳压器ldo2和供电控制电路；
3.根据权利要求2所述的一种llc谐振变换器混合调制电路，其特征在于，dsp控制芯片的vdda引脚连接电源s3.3v，dsp控制芯片的gnd引脚接地，第二驱动电路连接电源s12v，第一驱动电路连接电源p12v，隔离芯片的原边连接电源p3.3v并接地，隔离芯片的副边连接电源s3.3v。
4.根据权利要求1所述的一种llc谐振变换器混合调制电路，其特征在于，所述采样单元包括：电阻r1、电阻r2、采样电阻r3、采样电阻r4、分压电阻r5、分压电阻r6、分压电阻r7、分压电阻r8、滤波电容c9、滤波电容c10、运算放大器u1、电源3.3v、电压检测端vs和电流检测端vi；
5.根据权利要求1所述的一种llc谐振变换器混合调制电路，其特征在于，所述输入滤波单元包括：变换器输入电压端vin和输入滤波电容cin，变换器输入电压端并联连接输入滤波电容cin；
6.根据权利要求5所述的一种llc谐振变换器混合调制电路，其特征在于，所述谐振腔单元包括：谐振电容cr和谐振电感器lr，谐振电感器lr的一端连接mos管q1的源极，谐振电感器lr的另一端连接高频变压器t的原边同名端，谐振电容cr的一端连接mos管q4的漏极，谐振电容cr的另一端连接高频变压器t的原边非同名端。
7.根据权利要求1所述的一种llc谐振变换器混合调制电路，其特征在于，所述全桥整流单元包括：mos管q5、mos管q6、mos管q7、mos管q8、反并联二极管d5、反并联二极管d6、反并联二极管d7、反并联二极管d8、寄生电容c5、寄生电容c6、寄生电容c7和寄生电容c8；
8.根据权利要求7所述的一种llc谐振变换器混合调制电路，其特征在于，所述输出滤波单元包括：输出电压端vout和输出滤波电容cout，输出电压端vout的正极连接mos管q5的漏极和mos管q7的漏极，输出电压端vout的负极连接mos管q6的源极和mos管q8的源极，输出滤波电容cout并联连接输出电压端vout。
9.根据权利要求4所述的一种llc谐振变换器混合调制电路，其特征在于，所述dsp控制芯片的adcina1引脚连接所述电压检测端vs，所述dsp控制芯片的adcina0引脚连接所述电流检测端vi。
10.根据权利要求5或7所述的一种llc谐振变换器混合调制电路，其特征在于，所述第一驱动电路的输出端分别连接mos管q1的栅极、mos管q2的栅极、mos管q3的栅极和mos管q4的栅极；
技术总结
一种LLC谐振变换器混合调制电路，属于谐振式开关变换器技术领域，包括：输入滤波单元、辅助供电单元、全桥逆变单元、谐振腔单元、高频变压器T、全桥整流单元、输出滤波单元、采样单元和控制单元；输入滤波单元连接辅助供电单元和全桥逆变单元，谐振腔单元连接全桥逆变单元，谐振腔单元的输出端连接高频变压器T的原边，全桥整流单元的输入端连接高频变压器T的副边，输出滤波单元的输入端连接全桥整流单元的输出端，采样单元的输入端连接输出滤波单元的输出端，采样单元的输出端连接控制单元的输入端，控制单元连接全桥整流单元和全桥逆变单元。本技术能够解决LLC谐振变换器在一定开关频率范围内存在输入电压增益范围较窄的问题。
技术研发人员：刘宝泉,周歧浩,王焜,曹小雨
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：20231220
技术公布日：2024/9/23