Llc输出大电流的整流控制电路及开关电源
阅读说明：本技术 Llc输出大电流的整流控制电路及开关电源 (Rectification control circuit for LLC (logical Link control) output large current and switching power supply ) 是由 梁加开 于 2021-01-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种LLC输出大电流的整流控制电路及开关电源,电路包括第一原边开关模块、第二原边开关模块、变压器、第一副边MOS管、第二副边MOS管、第一电感、第二电感和输出电容；第一原边开关模块的输出端接第二原边开关模块的输入端和变压器的初级绕组,第二原边开关模块的输出端和变压器的初级绕组接地；变压器的次级绕组的第一端接第一电感的第一端和第二副边MOS管,变压器的次级绕组的第二端接第二电感的第一端和第一副边MOS管,第一副边MOS管接第一电感的第一端,第二副边MOS管接第二电感,第一副边MOS管和第二副边MOS管输出电容,第一电感和第二电感接输出电容。本方案使流经输出电容的电流始终都是2路电流,改善输出电容的纹波电流问题。(The invention discloses a rectification control circuit and a switching power supply for LLC (logical link control) output large current, wherein the circuit comprises a first primary side switch module, a second primary side switch module, a transformer, a first secondary side MOS (metal oxide semiconductor) transistor, a second secondary side MOS transistor, a first inductor, a second inductor and an output capacitor; the output end of the first primary side switch module is connected with the input end of the second primary side switch module and the primary winding of the transformer, and the output end of the second primary side switch module and the primary winding of the transformer are grounded; the first end of the secondary winding of the transformer is connected with the first end of the first inductor and the second secondary side MOS tube, the second end of the secondary winding of the transformer is connected with the first end of the second inductor and the first secondary side MOS tube, the first secondary side MOS tube is connected with the first end of the first inductor, the second secondary side MOS tube is connected with the second inductor, the first secondary side MOS tube and the second secondary side MOS tube output capacitors, and the first inductor and the second inductor are connected with the output capacitors. The scheme ensures that the current flowing through the output capacitor is 2 paths of current all the time, and improves the problem of ripple current of the output capacitor.)
技术领域
本发明涉及整流电路领域，更具体地说是一种LLC输出大电流的整流控制电路及开关电源。
背景技术
LLC是谐振电路，其含有电感、电容和电阻元件，可通过控制开关频率 (频率调节)来实现输出电压恒定的谐振，优点是通过软开关技术，可以降低电源的开关损耗，提高功率变换器的效率和功率密度。
现有的LLC拓扑电路因其软开关工作高效率得以大量使用，但其拓扑有个弊端，输出电容纹波电流比例非常大，理论上是输出电流的0.48倍。在输出电流比较大时，LLC拓扑电路的弊端就更明显，输出电容的体积、成本、寿命都成为LLC拓扑电路的弊端。
因此，需要提出一种LLC输出大电流的整流控制电路。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种LLC输出大电流的整流控制电路及开关电源。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提出一种LLC输出大电流的整流控制电路，包括第一原边开关模块、第二原边开关模块、变压器、第一副边MOS管、第二副边MOS 管、第一电感、第二电感和输出电容；所述第一原边开关模块的输入端接电源输入，第一原边开关模块的输出端接所述第二原边开关模块的输入端和所述变压器的初级绕组的第一端，所述第二原边开关模块的输出端和所述变压器的初级绕组的第二端接地；
所述变压器的次级绕组的第一端接所述第一电感的第一端和所述第二副边MOS管的G极，所述变压器的次级绕组的第二端接所述第二电感的第一端和所述第一副边MOS管的G极，第一副边MOS管的D极接所述第一电感的第一端，所述第二副边MOS管的D极接第二电感的第一端，所述第一副边MOS 管和第二副边MOS管的S极接所述输出电容的负极，所述第一电感和第二电感的第二端接所述输出电容的正极输出端。
进一步地，所述第一原边开关模块包括第一原边MOS管、第一三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；电源输入接所述第一原边MOS管的D极，第一原边MOS管的G极接第一电阻和第二电阻的第一端，所述第一电阻的第二端接第一三极管的e极和第三电阻的第一端，第一三极管的b极接第三电阻的第二端和第一控制端脚，第一三极管的c极和第二电阻的第二端接所述变压器的初级绕组的第一端。
进一步地，所述第二原边开关模块包括第二原边MOS管、第二三极管、第四电阻、第五电阻和第六电阻；所述第二原边MOS管的D极接所述变压器的初级绕组的第一端，第二原边MOS管的G极接第四电阻和第五电阻的第一端，所述第四电阻的第二端接第二三极管的e极和第六电阻的第一端，第二三极管的b极接第六电阻的第二端和第二控制端脚，第二三极管的c极、第五电阻的第二端和第二原边MOS管的S极接地。
进一步地，还包括第一副边电容、第七电阻和第八电阻，所述第一副边电容的第一端接所述变压器的次级绕组的第二端，所述第一副边电容的第二端接所述第七电阻的第一端，第七电阻和第八电阻的第二端接所述第一副边MOS管的G极，所述第八电阻的第一端接所述第一副边MOS管的S极。
进一步地，还包括第二副边电容、第九电阻和第十电阻，所述第二副边电容的第一端接所述变压器的次级绕组的第一端，所述第二副边电容的第二端接所述第九电阻的第一端，第九电阻和第十电阻的第二端接所述第二副边MOS管的G极，所述第十电阻的第一端接所述第二副边MOS管的S极。
进一步地，所述第一电感和第二电感均为储能电感。
进一步地，还包括输入电容，所述输入电容的正极接所述第一原边开关模块的输入端，负极接地。
进一步地，还包括滤波电容，所述滤波电容的第一端接所述变压器的初级绕组的第二端，所述滤波电容的第二端接地。
进一步地，所述输出电容为电解电容。
第二方面，本发明还提出一种开关电源，包括如上任一项所述的LLC 输出大电流的整流控制电路。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明提供的一种LLC输出大电流的整流控制电路及开关电源，通过第一原边开关模块和第二原边开关模块交替导通，变压器副边的第一副边MOS管和第二副边MOS管也交替互补导通，以使流经输出电容的电流始终都是2路电流，改善输出电容的纹波电流问题，同时又保证了LLC的软开关特性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明的具体实施例的LLC输出大电流的整流控制电路的电路图；
图2为本发明的具体实施例的LLC输出大电流的整流控制电路的输出电流效果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。
参考图1-2，本发明提出一种LLC输出大电流的整流控制电路，包括第一原边开关模块10、第二原边开关模块20、变压器T1、第一副边MOS 管Q3、第二副边MOS管Q4、第一电感L1、第二电感L2和输出电容C4。本方案通过第一原边开关模块10和第二原边开关模块20交替导通，位于副边的第一副边MOS管Q3和第二副边MOS管Q4也交替互补导通，以使流经输出电容C4的电流始终都是2路电流，改善输出电容C4的纹波电流问题，同时又保留了LLC的软开关特性。
在本实施例中，第一电感L1和第二电感L2均为储能电感，储能电感利用电磁能量间的互相转化，来短暂存储电能。
在本实施例中，输出电容C4为电解电容，电解电容的单位体积的电容量非常大能有有效进行储能放电。
如图1，第一原边开关模块10的输入端接电源输入，第一原边开关模块10的输出端接第二原边开关模块20的输入端和变压器T1的初级绕组 Np的第一端，第二原边开关模块20的输出端和变压器T1的初级绕组Np 的第二端接地，其中，第一原边开关模块10、第二原边开关模块20和变压器T1的初级绕组Np构成LCC谐振半桥。
如图1所示，变压器T1的次级绕组Ns的第一端接第一电感L1的第一端和第二副边MOS管Q4的G极，变压器T1的次级绕组Ns的第二端接第二电感L2的第一端和第一副边MOS管Q3的G极，第一副边MOS管Q3的D极接第一电感L1的第一端，第二副边MOS管Q4的D极接第二电感L2的第一端，第一副边MOS管Q3和第二副边MOS管Q4的S极接输出电容C4的负极，第一电感L1和第二电感L2的第二端接输出电容C4的正极输出端，其中，变压器T1的次级绕组Ns、第一副边MOS管Q3、第二副边MOS管Q4、第一电感L1、第二电感L2和输出电容C4构成倍流整流电路。
参考图1，本发明LLC输出大电流的整流控制电路还包括滤波电容C8，滤波电容C8的第一端接变压器T1的初级绕组Np的第二端，滤波电容C8 的第二端接地，滤波电容C8配合上述的第一原边开关模块10、第二原边开关模块20变压器T1的初级绕组Np构成LCC谐振半桥。
参考图1，第一原边开关模块10包括第一原边MOS管Q1、第一三极管 Q5、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；电源输入接第一原边MOS 管Q1的D极，第一原边MOS管Q1的G极接第一电阻R1和第二电阻R2的第一端，第一电阻R1的第二端接第一三极管Q5的e极和第三电阻R3的第一端，第一三极管Q5的b极接第三电阻R3的第二端和第一控制端脚，第一三极管Q5的c极和第二电阻R2的第二端接变压器T1的初级绕组Np的第一端。
参考图1，第二原边开关模块20包括第二原边MOS管Q2、第二三极管 Q6、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6；第二原边MOS管Q2的D极接变压器T1的初级绕组Np的第一端，第二原边MOS管Q2的G极接第四电阻R4和第五电阻R5的第一端，第四电阻R4的第二端接第二三极管Q6的 e极和第六电阻R6的第一端，第二三极管Q6的b极接第六电阻R6的第二端和第二控制端脚，第二三极管Q6的c极、第五电阻R5的第二端和第二原边MOS管Q2的S极接地。
参考图1，本发明LLC输出大电流的整流控制电路还包括第一副边电容C1、第七电阻R7和第八电阻R8，第一副边电容C1的第一端接变压器 T1的次级绕组Ns的第二端，第一副边电容C1的第二端接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7和第八电阻R8的第二端接第一副边MOS管Q3的G极，第八电阻R8的第一端接第一副边MOS管Q3的S极。
参考图1，本发明LLC输出大电流的整流控制电路还包括第二副边电容C2、第九电阻R9和第十电阻R10，第二副边电容C2的第一端接变压器 T1的次级绕组Ns的第一端，第二副边电容C2的第二端接第九电阻R9的第一端，第九电阻R9和第十电阻R10的第二端接第二副边MOS管Q4的G 极，第十电阻R10的第一端接第二副边MOS管Q4的S极。
参考图1，本发明LLC输出大电流的整流控制电路还包括输入电容C6，输入电容C6的正极接第一原边开关模块10的输入端也即是电源输入，负极接地。
在本实施例中，本方案的一种LLC输出大电流的整流控制电路原边的第一原边MOS管Q1，第二原边MOS管Q2，变压器T1，滤波电容C8构成LLC 谐振半桥；储能电感L1，L2与第一副边MOS管Q3和第二副边MOS管Q4(自驱整流管)构成倍流整流电路。工作时原边起开关作用的MOS管Q1，Q2以 0.5的占空比互补地交替导通，副边起整流作用的MOS管Q3，Q4也以0.5 的占空比互补地交替导通，以使该本实施例的LLC输出大电流的整流控制电路在稳态工作时。具体工作过程如下：
a)当原边LLC谐振半桥的Q1导通时，副边倍流整流电路的Q4同时导通，电流分2路电流路径流进输出电容C4。
电流路径1：次级绕组Ns-->第一电感L1充电储能，L1电流增加，输出电感电流IL1-->输出电容C4-->同步整流管Q4。
电流路径2：第二电感L2放电，L2电流衰减，输出电感电流IL2--> 输出电容C4-->同步整流管Q4。
2)当原边LLC谐振半桥的Q2导通时，副边倍流整流电路的Q3同时导通时，电流还是分2路电流路径流进输出电容C4。
电流路径1：次级绕组Ns-->第二电感L2充电储能，电流增加，输出电感电流IL2-->输出电容C4-->同步整流管Q3。
电流路径2：第一电感L1放电，L1电流衰减，输出电感电流IL1--> 输出电容C4-->同步整流管Q3。
如此，原边LLC谐振半桥的开关管Q1&和Q2交替导通，同时副边的整流管Q3和Q4也交替导通，而流经到输出电容的电流始终都是2路电流(IL1 和IL2)，故称倍流整流。如图2所示，2路电感电流(IL1和IL2)流进输出电容C4，输出电容C4的输出电流Iout＝IL1+IL2，使得输出电容的电流的纹波电流大幅度下降，进而降低输出电容的容量和体积的要求，降低生产成本，提升开关电源的使用寿命。
应该了解的是，本发明中的一种LLC输出大电流的整流控制电路可以应用于开关电源、适配器、LED显示屏电源、LED集中供电驱动电源等需要输出大电流的电源产品中，以减少应用于电源产品中的输出电容C4的容量和体积，对应降低生产成本，并提升电源产品的寿命。
本发明提供的一种LLC输出大电流的整流控制电路，通过设置包括第一原边开关模块10和第二原边开关模块20交替导通，变压器T1副边的第一副边MOS管Q3和第二副边MOS管Q4也交替互补导通，以使流经输出电容C4的电流始终都是2路电流，改善流经输出电容C4的纹波电流问题，同时又保留了LLC的软开关特性。
本发明还提出一种开关电源，包括如上实施例所述的LLC输出大电流的整流控制电路，以改善开关电源输出电流的纹波电流问题，同时又保留了LLC的软开关特性。
应该了解的是，本实施例所述的开关电源可以应用于LED显示屏产品或LED集中供电产品等需要输出大电流的电源产品。
本发明提供的一种开关电源包括LLC输出大电流的整流控制电路，通过第一原边开关模块和第二原边开关模块交替导通，变压器副边的第一副边MOS管和第二副边MOS管也交替互补导通，以使流经输出电容的电流始终都是2路电流，改善输出电容的纹波电流问题，同时又保证了LLC的软开关特性。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。