阅读说明：本技术 Llc谐振电路 (LL C resonant circuit ) 是由 黎文权 梁舒展 刘旭明 刘祥发 雷爽 于 2020-04-03 设计创作，主要内容包括：本发明适用于开关电源技术领域,提供了一种LLC谐振电路,包括：采样模块、调理模块和控制器；控制模块、第一全桥模块、第二全桥模块、第一谐振模块、第二谐振模块、第一变压器、第二变压器和整流输出模块,当控制模块控制第一全桥模块和第二全桥模块同时工作时,整流输出模块输出高电压；当控制模块控制第一全桥模块工作,且控制第二全桥模块不工作时,整流输出模块输出低电压。本发明能够实现宽范围输出,无需额外增加继电器,可以避免继电器投切带来的可靠性隐患以及高低压切换时导致的输出掉电现象,且降低器件成本；在低压输出时,第一全桥模块的开关频率无需设置太高,可以有效优化低压输出时的输出电压纹波和稳压精度指标。(The invention is suitable for the technical field of switching power supplies, and provides an LL C resonant circuit which comprises a sampling module, a conditioning module and a controller, wherein the control module, a first full-bridge module, a second full-bridge module, a first resonant module, a second resonant module, a first transformer, a second transformer and a rectification output module, when the control module controls the first full-bridge module and the second full-bridge module to work simultaneously, the rectification output module outputs high voltage, and when the control module controls the first full-bridge module to work and controls the second full-bridge module to not work, the rectification output module outputs low voltage.)

LLC谐振电路

技术领域

本发明属于开关电源技术领域，尤其涉及一种LLC谐振电路。

背景技术

LLC谐振电路具有电路结构简单、适用功率大、效能高和抗干扰性能强等明显优势，目前已成为开关电源领域研究的热点。

目前，LLC电路为了实现宽范围输出，通常使用多个继电器，当需要输出不同电压时，投切不同的继电器，实现输出的串并联从而实现宽范围输出。

这种方法存在如下问题：在硬件上需要增加输出继电器，继电器的投切容易带来可靠性隐患，且如果采用低压继电器，可能存在安规风险，如果采用高压大电流继电器，硬件成本会大幅提升；在输出低压段时，由于LLC谐振电路的固有特性，参见图1，开关频率需要调节较高的频率，导致在输出低压段时输出电压纹波和稳压精度指标较差；在输出进行高低压切换时，需要先关闭输出，投切合适的继电器后再重新开机，容易导致输出掉电的现象发生。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种LLC谐振电路，以解决现有技术中存在可靠性隐患，成本较高，在输出低压段时输出电压纹波和稳压精度指标较差以及容易导致输出掉电现象发生的问题。

本发明实施例提供了一种LLC谐振电路，包括：控制模块、第一全桥模块、第二全桥模块、第一谐振模块、第二谐振模块、第一变压器、第二变压器和整流输出模块；

第一全桥模块，第一输入端与正母线连接，第二输入端与负母线连接，第三输入端与控制模块连接，第一输出端与第一谐振模块的第一输入端连接，第二输出端与第一谐振模块的第二输入端连接；

第一变压器，原边第一端与第一谐振模块的第一输出端连接，原边第二端与第一谐振模块的第二输出端连接，副边第一端与整流输出模块的第一输入端连接，副边第二端与整流输出模块的第二输入端连接；

第二全桥模块，第一输入端与正母线连接，第二输入端与负母线连接，第三输入端与控制模块连接，第一输出端与第二谐振模块的第一输入端连接，第二输出端与第二谐振模块的第二输入端连接；

第二变压器，原边第一端与第二谐振模块的第一输出端连接，原边第二端与第二谐振模块的第二输出端连接，副边第一端与整流输出模块的第三输入端连接，副边第二端与整流输出模块的第四输入端连接；

当控制模块控制第一全桥模块和第二全桥模块同时工作时，整流输出模块输出高电压；当控制模块控制第一全桥模块工作，且控制第二全桥模块不工作时，整流输出模块输出低电压。

可选地，整流输出模块包括第一整流单元、第二整流单元、第一整流输出端和第二整流输出端；第一整流输出端与第二整流输出端之间的电压差值为整流输出模块的输出电压；

第一整流单元，第一输入端与整流输出模块的第一输入端连接，第二输入端与整流输出模块的第二输入端连接，第一输出端与第一整流输出端连接，第二输出端与第二整流单元的第一输出端连接；

第二整流单元，第一输入端与整流输出模块的第三输入端连接，第二输入端与整流输出模块的第四输入端连接，第二输出端与第二整流输出端连接。

可选地，第一整流单元包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管；

第一二极管，正极分别与第一整流单元的第一输入端和第二二极管的负极连接，负极分别与第一整流单元的第一输出端和第三二极管的负极连接；

第四二极管，正极分别与第一整流单元的第二输出端和第二二极管的正极连接，负极分别与第一整流单元的第二输入端和第三二极管的正极连接。

可选地，第二整流单元包括第五二极管、第六二极管、第七二极管和第八二极管；

第五二极管，正极分别与第二整流单元的第一输入端和第六二极管的负极连接，负极分别与第二整流单元的第一输出端和第七二极管的负极连接；

第八二极管，正极分别与第二整流单元的第二输出端和第六二极管的正极连接，负极分别与第二整流单元的第二输入端和第七二极管的正极连接。

可选地，第一全桥模块包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；

第一开关管的栅极、第二开关管的栅极、第三开关管的栅极和第四开关管的栅极均与第一全桥模块的第三输入端连接；

第一开关管，漏极分别与第一全桥模块的第一输入端和第三开关管的漏极连接，源极分别与第一全桥模块的第一输出端和第二开关管的漏极连接；

第四开关管，漏极分别与第一全桥模块的第二输出端和第三开关管的源极连接，源极分别与第一全桥模块的第二输入端和第二开关管的源极连接。

可选地，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管均为P沟道增强型MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)。

可选地，第二全桥模块包括第五开关管、第六开关管、第七开关管和第八开关管；

第五开关管的栅极、第六开关管的栅极、第七开关管的栅极和第八开关管的栅极均与第二全桥模块的第三输入端连接；

第五开关管，漏极分别与第二全桥模块的第一输入端和第七开关管的漏极连接，源极分别与第二全桥模块的第一输出端和第六开关管的漏极连接；

第八开关管，漏极分别与第二全桥模块的第二输出端和第七开关管的源极连接，源极分别与第二全桥模块的第二输入端和第六开关管的源极连接。

可选地，第五开关管、第六开关管、第七开关管和第八开关管均为P沟道增强型MOSFET。

可选地，第一谐振模块包括第一电感、第二电感和第一电容；

第一电感，第一端与第一谐振模块的第一输入端连接，第二端分别与第二电感的第一端和第一谐振模块的第一输出端连接；

第一电容，第一端与第一谐振模块的第二输入端连接，第二端分别与第二电感的第二端和第一谐振模块的第二输出端连接。

可选地，第二谐振模块包括第三电感、第四电感和第二电容；

第三电感，第一端与第二谐振模块的第一输入端连接，第二端分别与第四电感的第一端和第二谐振模块的第一输出端连接；

第二电容，第一端与第二谐振模块的第二输入端连接，第二端分别与第四电感的第二端和第二谐振模块的第二输出端连接。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例提供的LLC谐振电路包括控制模块、第一全桥模块、第二全桥模块、第一谐振模块、第二谐振模块、第一变压器、第二变压器和整流输出模块，能够实现宽范围输出，当需要输出高电压时，控制模块控制第一全桥模块和第二全桥模块同时工作；当需要输出低电压时，控制模块控制第一全桥模块工作，且控制第二全桥模块不工作。本发明实施例无需额外增加继电器，可以避免继电器投切带来的可靠性隐患以及高低压切换时导致的输出掉电现象，且降低器件成本；在低压输出时，由于第二全桥模块不工作，第一全桥模块的开关频率无需设置太高，可以有效优化低压输出时的输出电压纹波和稳压精度指标。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是LLC谐振电路的增益特性曲线；

图2是本发明一实施例提供的LLC谐振电路的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的LLC谐振电路的电路示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参见图2，本发明实施例提供的LLC谐振电路，包括控制模块10、第一全桥模块20、第二全桥模块30、第一谐振模块40、第二谐振模块50、第一变压器T1、第二变压器T2和整流输出模块60；

第一全桥模块20，第一输入端与正母线BUS+连接，第二输入端与负母线BUS-连接，第三输入端与控制模块10连接，第一输出端与第一谐振模块40的第一输入端连接，第二输出端与第一谐振模块40的第二输入端连接；

第一变压器T1，原边第一端与第一谐振模块40的第一输出端连接，原边第二端与第一谐振模块40的第二输出端连接，副边第一端与整流输出模块60的第一输入端连接，副边第二端与整流输出模块60的第二输入端连接；

第二全桥模块30，第一输入端与正母线BUS+连接，第二输入端与负母线BUS-连接，第三输入端与控制模块10连接，第一输出端与第二谐振模块50的第一输入端连接，第二输出端与第二谐振模块50的第二输入端连接；

第二变压器T2，原边第一端与第二谐振模块50的第一输出端连接，原边第二端与第二谐振模块50的第二输出端连接，副边第一端与整流输出模块60的第三输入端连接，副边第二端与整流输出模块60的第四输入端连接；

当控制模块10控制第一全桥模块20和第二全桥模块30同时工作时，整流输出模块60输出高电压；当控制模块10控制第一全桥模块20工作，且控制第二全桥模块30不工作时，整流输出模块60输出低电压。

在本发明实施例中，LLC谐振电路可以实现超宽范围输出，当需要输出高电压时，控制模块10控制第一全桥模块20和第二全桥模块30同时工作，此时LLC谐振电路输出较高电压；当需要输出低电压时，控制模块10控制第一全桥模块20工作，同时控制第二全桥模块30不工作，此时LLC谐振电路输出较低电压。

其中，正母线BUS+和负母线BUS-可以是PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)电路的输出母线。控制模块10可以是DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)。

在本发明的一个实施例中，参见图2和图3，整流输出模块60包括第一整流单元61、第二整流单元62、第一整流输出端OUT+和第二整流输出端OUT-；第一整流输出端OUT+与第二整流输出端OUT-之间的电压差值为整流输出模块60的输出电压；

第一整流单元61，第一输入端与整流输出模块60的第一输入端连接，第二输入端与整流输出模块60的第二输入端连接，第一输出端与第一整流输出端OUT+连接，第二输出端与第二整流单元62的第一输出端连接；

第二整流单元62，第一输入端与整流输出模块60的第三输入端连接，第二输入端与整流输出模块60的第四输入端连接，第二输出端与第二整流输出端OUT-连接。

其中，整流输出模块60的输出电压即为LLC谐振电路的输出电压。

参见图3，当控制模块10控制第一全桥模块20和第二全桥模块30同时工作时，第一整流单元61输出电压为A(OUT+与N之间的电压差值)，第二整流单元62的输出电压为B(N与OUT-之间的电压差值)，此时，LLC谐振电路的输出电压为A+B，输出高电压。当控制模块10控制第一全桥模块20工作，同时控制第二全桥模块30不工作时，此时，只有第一整流单元61具有输出电压A，此时，LLC谐振电路的输出电压为A，输出低电压。从而实现LLC谐振电路的超宽范围电压输出。

在本发明的一个实施例中，参见图3，第一整流单元61包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4；

第一二极管D1，正极分别与第一整流单元61的第一输入端和第二二极管D2的负极连接，负极分别与第一整流单元61的第一输出端和第三二极管D3的负极连接；

第四二极管D4，正极分别与第一整流单元61的第二输出端和第二二极管D2的正极连接，负极分别与第一整流单元61的第二输入端和第三二极管D3的正极连接。

在本发明的一个实施例中，参见图3，第二整流单元62包括第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7和第八二极管D8；

第五二极管D5，正极分别与第二整流单元62的第一输入端和第六二极管D6的负极连接，负极分别与第二整流单元62的第一输出端和第七二极管D7的负极连接；

第八二极管D8，正极分别与第二整流单元62的第二输出端和第六二极管D6的正极连接，负极分别与第二整流单元62的第二输入端和第七二极管D7的正极连接。

在本发明的一个实施例中，参见图3，第一全桥模块20包括第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4；

第一开关管S1的栅极、第二开关管S2的栅极、第三开关管S3的栅极和第四开关管S4的栅极均与第一全桥模块20的第三输入端连接；

第一开关管S1，漏极分别与第一全桥模块20的第一输入端和第三开关管S3的漏极连接，源极分别与第一全桥模块20的第一输出端和第二开关管S2的漏极连接；

第四开关管S4，漏极分别与第一全桥模块20的第二输出端和第三开关管S3的源极连接，源极分别与第一全桥模块20的第二输入端和第二开关管S2的源极连接。

在本发明的一个实施例中，参见图3，第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4均为P沟道增强型MOSFET。

在本发明实施例中，控制模块10控制第一全桥模块20工作，可以是控制模块10向第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4同时发送导通信号，控制第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4同时导通。控制模块10控制第一全桥模块20不工作，可以是控制模块10停止向第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4发送导通信号，从而使第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4均关断。

在本发明的一个实施例中，参见图3，第二全桥模块30包括第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7和第八开关管S8；

第五开关管S5的栅极、第六开关管S6的栅极、第七开关管S7的栅极和第八开关管S8的栅极均与第二全桥模块30的第三输入端连接；

第五开关管S5，漏极分别与第二全桥模块30的第一输入端和第七开关管S7的漏极连接，源极分别与第二全桥模块30的第一输出端和第六开关管S6的漏极连接；

第八开关管S8，漏极分别与第二全桥模块30的第二输出端和第七开关管S7的源极连接，源极分别与第二全桥模块30的第二输入端和第六开关管S6的源极连接。

在本发明的一个实施例中，参见图3，第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7和第八开关管S8均为P沟道增强型MOSFET。

在本发明实施例中，控制模块10控制第二全桥模块30工作，可以是控制模块10向第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7和第八开关管S8同时发送导通信号，控制第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7和第八开关管S8同时导通。控制模块10控制第二全桥模块30不工作，可以是控制模块10停止向第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7和第八开关管S8发送导通信号，从而使第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7和第八开关管S8均关断。

需要说明的是，为了便于清晰观看，在图3中省略了控制模块10。实际使用中，第一开关管S1的栅极、第二开关管S2的栅极、第三开关管S3的栅极、第四开关管S4的栅极、第五开关管S5的栅极、第六开关管S6的栅极、第七开关管S7的栅极和第八开关管S8的栅极均与控制模块10连接。控制模块10控制各个开关管的导通或关断，控制模块10可以发送同一信号至第一全桥模块20包括的各个开关管，发送另一信号至第二全桥模块30包括的各个开关管；也可以发送不同的信号至各个开关管，在此不做具体限制。

在本发明的一个实施例中，参见图3，第一谐振模块40包括第一电感L1、第二电感L2和第一电容C1；

第一电感L1，第一端与第一谐振模块40的第一输入端连接，第二端分别与第二电感L2的第一端和第一谐振模块40的第一输出端连接；

第一电容C1，第一端与第一谐振模块40的第二输入端连接，第二端分别与第二电感L2的第二端和第一谐振模块40的第二输出端连接。

在本发明的一个实施例中，参见图3，第二谐振模块50包括第三电感L3、第四电感L4和第二电容C2；

第三电感L3，第一端与第二谐振模块50的第一输入端连接，第二端分别与第四电感L4的第一端和第二谐振模块50的第一输出端连接；

第二电容C2，第一端与第二谐振模块50的第二输入端连接，第二端分别与第四电感L4的第二端和第二谐振模块50的第二输出端连接。

现有技术中，通过继电器实现现有LLC谐振电路的输出的串联和并联，从而实现LLC谐振电路的宽范围输出。这种方法在输出低压时，即通过继电器使现有LLC谐振电路的输出并联时，由于LLC谐振电路的固有特性(参见图1所示的LLC谐振电路的增益特性曲线)，开关频率需要调节较高的频率，导致在LLC谐振电路输出低压时，输出电压纹波和稳压精度指标较差。

而本申请提供的LLC谐振电路，参考图2和图3，在输出低压时，由于单独控制第一全桥模块20的开关管工作，而第二全桥模块30的开关管不工作，可以使第一全桥模块20的开关管的开关频率无需设置太高，能够有效优化输出低压时的输出电压纹波和稳压精度指标。本申请提供的可实现超宽范围输出的LLC谐振电路，由于无需继电器，所以不存在继电器投切带来的可靠性隐患，可以提高超宽范围输出的可靠性；无需额外增加继电器，可以节约成本；在高低压切换时，无需先关闭输出，再进行继电器的投切，可以避免掉电现象发生，确保连续供电。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包括在本发明的保护范围之内。