控制芯片及開關電源制造技術

本發明專利技術提供了一種控制芯片及開關電源，該控制芯片包括電壓控制型振蕩器、橋臂開關控制信號產生電路、整流開關控制信號產生電路；電壓控制型振蕩器，用于根據第一電流和第二電流生成第三電流，根據第三電流生成時鐘信號；橋臂開關控制信號產生電路用于根據時鐘信號，輸出第一控制信號以及第二控制信號，第一控制信號和第二控制信號形成固定死區；整流開關控制信號產生電路，用于根據第一變壓器副邊的電壓采樣信號，生成用于控制第二整流開關的控制信號，和用于根據第二變壓器副邊的電壓采樣信號，生成用于控制第一整流開關的控制信號。本發明專利技術可以使利用變壓器作為諧振電感的LLC諧振變換電路工作在可變的高頻率下，同時具有較好的可靠性。

【技術實現步驟摘要】
控制芯片及開關電源
本專利技術涉及電子電路
，尤其涉及一種控制芯片及開關電源。
技術介紹
目前，開關電源正向著高功率密度和高效率的方向發展，LLC諧振變換器因其優異的軟開關特性及升壓能力，得到了越來越廣泛的應用。為了減少開關損耗，目前還出現了多變壓器結構的諧振變換器，如在專利公布號CN109995242A公開的技術方案中，其將傳統的LLC諧振變換器中的諧振電感Lr替換為變壓器，利用變壓器作為諧振電感，即包括兩個原邊串聯的變壓器，在死區時間里可以使諧振腔內的能量輸出到副邊，進而有利于減少原邊的開關損耗，使得諧振變換器可以工作在可變的高頻率下。目前諧振變換器的控制方式是偵測半橋開關的零電壓時刻，并根據偵測的情況實時調整死區時間，當諧振變換器的工作頻率升高時，周期時間縮短，死區時間太短容易導致諧振變換器的半橋上下開關直通短路，進而影響可靠性。
技術實現思路
基于上述現狀，本專利技術的主要目的在于提供一種控制芯片及開關電源，可以使現有的利用變壓器作為諧振電感的LLC諧振變換電路工作在可變的高頻率下，同時具有較好的可靠性。為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案提供了一種控制芯片，用于在LLC諧振變換電路中進行開關控制，所述LLC諧振變換電路包括第一橋臂開關、第二橋臂開關、第一整流開關、第二整流開關、諧振電容、與所述諧振電容串聯的第一變壓器和第二變壓器，所述第一變壓器和所述第二變壓器為相同的變壓器，所述第一變壓器和所述第二變壓器的勵磁電感交替作為諧振電感，所述控制芯片包括電壓控制型振蕩器、橋臂開關控制信號產生電路、整流開關控制信號產生電路；所述電壓控制型振蕩器，用于根據輸出反饋電壓產生的第一電流和內部電流源產生的第二電流，生成第三電流，以及根據所述第三電流生成頻率可調、且脈寬保持不變的時鐘信號；所述橋臂開關控制信號產生電路，用于根據所述時鐘信號，輸出用于控制所述第一橋臂開關的第一控制信號，以及輸出用于控制所述第二橋臂開關的第二控制信號，所述第一控制信號和所述第二控制信號形成固定死區；所述整流開關控制信號產生電路，用于根據所述第一變壓器副邊的電壓采樣信號，生成用于控制所述第二整流開關的控制信號，和用于根據所述第二變壓器副邊的電壓采樣信號，生成用于控制所述第一整流開關的控制信號。進一步地，所述控制芯片被配置為使所述LLC諧振變換電路的滿載工作頻率大于(2*f1)，其中，式中，Cr為所述諧振電容的電容值，Lm為所述第一變壓器、所述第二變壓器的勵磁電感。進一步地，所述控制芯片包括：輸出反饋電壓引腳、誤差電壓引腳、頻率設置引腳、振蕩器電容引腳、死區設定引腳、第一橋臂開關控制信號輸出引腳、第二橋臂開關控制信號輸出引腳、第一變壓器副邊的電壓采樣引腳、第二變壓器副邊的電壓采樣引腳、第一整流開關控制信號輸出引腳、第二整流開關控制信號輸出引腳；其中，所述電壓控制型振蕩器對應：所述輸出反饋電壓引腳、所述誤差電壓引腳、所述頻率設置引腳、所述振蕩器電容引腳、所述死區設定引腳；所述橋臂開關控制信號產生電路對應：所述第一橋臂開關控制信號輸出引腳、所述第二橋臂開關控制信號輸出引腳；所述整流開關控制信號產生電路對應：第一變壓器副邊的電壓采樣引腳、第二變壓器副邊的電壓采樣引腳、第一整流開關控制信號輸出引腳、第二整流開關控制信號輸出引腳。進一步地，所述電壓控制型振蕩器包括：第一電壓控制型電流源、第二電壓控制型電流源、電流控制型電流源、電流控制型振蕩電路；所述第一電壓控制型電流源，用于根據所述輸出反饋電壓與參考電壓之間的誤差電壓，產生所述第一電流；所述第二電壓控制型電流源，用于根據第一基準電壓，產生所述第二電流；所述電流控制型電流源，用于根據所述第一電流和所述第二電流，產生所述第三電流；所述電流控制型振蕩電路，用于根據所述第三電流，產生所述時鐘信號。進一步地，所述第一電壓控制型電流源，包括：第一運放，所述第一運放的正輸入端接所述參考電壓，負輸入端接所述輸出反饋電壓引腳，輸出接所述誤差電壓引腳，以通過所述誤差電壓引腳外接至一第一二極管的陰極；所述第二電壓控制型電流源，包括：第二運放，所述第二運放的正輸入端接第一基準電壓，負輸入端接所述頻率設置引腳，所述第二運放的輸出端接第一三極管的基極；所述第一三極管的發射極接所述頻率設置引腳；所述電流控制型電流源，包括：與所述第一三極管串聯的第二三極管，與第二三極管構成鏡像電流源的第三三極管；所述電流控制型振蕩電路，包括：第一控制開關和第二控制開關，第一比較器，第二比較器，RS觸發器；所述第一控制開關的一端接第三三極管的集電極，另一端接所述振蕩器電容引腳；所述第二控制開關的一端接所述振蕩器電容引腳，另一端接所述死區設定引腳；所述第一比較器的正輸入端接第二基準電壓，負輸入端接所述振蕩器電容引腳；所述第二比較器的負輸入端接第三基準電壓，正輸入端接所述振蕩器電容引腳；所述RS觸發器的S端輸入接所述第一比較器的輸出，R端輸入接所述第二比較器的輸出；所述RS觸發器的NQ端輸出信號為所述時鐘信號，并作為所述第二控制開關的控制信號，所述RS觸發器的Q端輸出信號或NQ端輸出信號作為所述第一控制開關的控制信號。進一步地，所述第二控制開關為NPN三極管，所述第二控制開關的基極接所述RS觸發器的NQ端；所述第一控制開關包括：第二二極管，第四三極管；所述第二二極管的陽極接第三三極管的集電極，陰極接所述振蕩器電容引腳；第四三極管的集電極接所述第二二極管的陽極，第四三極管的發射極接地，第四三極管的基極接所述RS觸發器的NQ端。進一步地，所述第一電壓控制型電流源包括跨導電路，或所述第一電壓控制型電流源包括第三運放；所述跨導電路的正輸入端接所述參考電壓，負輸入端接所述輸出反饋電壓引腳，輸出接所述誤差電壓引腳；所述第三運放的正輸入端接所述參考電壓，負輸入端接所述輸出反饋電壓引腳，輸出接所述誤差電壓引腳，以通過所述誤差電壓引腳外接至一PNP型三極管的基極。進一步地，所述橋臂開關控制信號產生電路，包括分頻器和第一與門，第二與門；所述分頻器，用于對所述時鐘信號進行1/2分頻，得到第一分頻信號和第二分頻信號，所述第一分頻信號、所述第二分頻信號為相反的信號；所述第一與門，輸入是第一分頻信號和所述RS觸發器的Q端輸出信號，輸出作為所述第一控制信號；所述第二與門，輸入是第二分頻信號和所述RS觸發器的Q端輸出信號，輸出作為所述第二控制信號。進一步地，所述整流開關控制信號產生電路，包括第三比較器和第四比較器，所述第三比較器，其正輸入端用于接所述第一變壓器副邊，其負輸入端接第四基準電壓，其輸出作為所述第二整流開關的控制信號；所述第四比較器，其正輸入端用于接所述第二變壓器副邊，其負輸入端接第五基準電壓，其輸出作為所述第一整流開關的控制信號。為實現上述目的，本專利技術的技術方案還提供了一種開關電源，包括第本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種控制芯片，用于在LLC諧振變換電路中進行開關控制，所述LLC諧振變換電路包括第一橋臂開關、第二橋臂開關、第一整流開關、第二整流開關、諧振電容、與所述諧振電容串聯的第一變壓器和第二變壓器，所述第一變壓器和所述第二變壓器為相同的變壓器，所述第一變壓器和所述第二變壓器的勵磁電感交替作為諧振電感，其特征在于，所述控制芯片包括電壓控制型振蕩器、橋臂開關控制信號產生電路、整流開關控制信號產生電路；/n所述電壓控制型振蕩器，用于根據輸出反饋電壓產生的第一電流和內部電流源產生的第二電流，生成第三電流，以及根據所述第三電流生成頻率可調、且脈寬保持不變的時鐘信號；/n所述橋臂開關控制信號產生電路，用于根據所述時鐘信號，輸出用于控制所述第一橋臂開關的第一控制信號，以及輸出用于控制所述第二橋臂開關的第二控制信號，所述第一控制信號和所述第二控制信號形成固定死區；/n所述整流開關控制信號產生電路，用于根據所述第一變壓器副邊的電壓采樣信號，生成用于控制所述第二整流開關的控制信號，和用于根據所述第二變壓器副邊的電壓采樣信號，生成用于控制所述第一整流開關的控制信號。/n

【技術特征摘要】
1.一種控制芯片，用于在LLC諧振變換電路中進行開關控制，所述LLC諧振變換電路包括第一橋臂開關、第二橋臂開關、第一整流開關、第二整流開關、諧振電容、與所述諧振電容串聯的第一變壓器和第二變壓器，所述第一變壓器和所述第二變壓器為相同的變壓器，所述第一變壓器和所述第二變壓器的勵磁電感交替作為諧振電感，其特征在于，所述控制芯片包括電壓控制型振蕩器、橋臂開關控制信號產生電路、整流開關控制信號產生電路；
所述電壓控制型振蕩器，用于根據輸出反饋電壓產生的第一電流和內部電流源產生的第二電流，生成第三電流，以及根據所述第三電流生成頻率可調、且脈寬保持不變的時鐘信號；
所述橋臂開關控制信號產生電路，用于根據所述時鐘信號，輸出用于控制所述第一橋臂開關的第一控制信號，以及輸出用于控制所述第二橋臂開關的第二控制信號，所述第一控制信號和所述第二控制信號形成固定死區；
所述整流開關控制信號產生電路，用于根據所述第一變壓器副邊的電壓采樣信號，生成用于控制所述第二整流開關的控制信號，和用于根據所述第二變壓器副邊的電壓采樣信號，生成用于控制所述第一整流開關的控制信號。


2.根據權利要求1所述的控制芯片，其特征在于，所述控制芯片被配置為使所述LLC諧振變換電路的滿載工作頻率大于(2*f1)，其中，式中，Cr為所述諧振電容的電容值，Lm為所述第一變壓器、所述第二變壓器的勵磁電感。


3.根據權利要求1所述的控制芯片，其特征在于，所述控制芯片包括：輸出反饋電壓引腳、誤差電壓引腳、頻率設置引腳、振蕩器電容引腳、死區設定引腳、第一橋臂開關控制信號輸出引腳、第二橋臂開關控制信號輸出引腳、第一變壓器副邊的電壓采樣引腳、第二變壓器副邊的電壓采樣引腳、第一整流開關控制信號輸出引腳、第二整流開關控制信號輸出引腳；
其中，所述電壓控制型振蕩器對應：所述輸出反饋電壓引腳、所述誤差電壓引腳、所述頻率設置引腳、所述振蕩器電容引腳、所述死區設定引腳；
所述橋臂開關控制信號產生電路對應：所述第一橋臂開關控制信號輸出引腳、所述第二橋臂開關控制信號輸出引腳；
所述整流開關控制信號產生電路對應：第一變壓器副邊的電壓采樣引腳、第二變壓器副邊的電壓采樣引腳、第一整流開關控制信號輸出引腳、第二整流開關控制信號輸出引腳。


4.根據權利要求3所述的控制芯片，其特征在于，所述電壓控制型振蕩器包括：第一電壓控制型電流源、第二電壓控制型電流源、電流控制型電流源、電流控制型振蕩電路；
所述第一電壓控制型電流源，用于根據所述輸出反饋電壓與參考電壓之間的誤差電壓，產生所述第一電流；
所述第二電壓控制型電流源，用于根據第一基準電壓，產生所述第二電流；
所述電流控制型電流源，用于根據所述第一電流和所述第二電流，產生所述第三電流；
所述電流控制型振蕩電路，用于根據所述第三電流，產生所述時鐘信號。


5.根據權利要求4所述的控制芯片，其特征在于，所述第一電壓控制型電流源，包括：第一運放，所述第一運放的正輸入端接所述參考電壓，負輸入端接所述輸出反饋電壓引腳，輸出接所述誤差電壓引腳，以通過所述誤差電壓引腳外接至一第一二極管的陰極；
所述第二電壓控制型電流源，包括：第二運放，所述第二運放的正輸入端接第一基準電壓，負輸入端接所述頻率設置引腳，所述第二運放的輸出端接第一三極管的基極；所述第一三極管的發射極接所述頻率設置引腳；
所述電流控制型電流源，包括：與所述第一三極管串聯的第二三極管，與第二三極管構成鏡像電流源的第三三極管；
所述電流控制型振蕩電路，包括：第一控制開關和第二控制開關，第一比較器，第二比較器，RS觸發器；
所述第一控制開關的一端接第三三極管的集電極，另一端接所述振蕩器電容引腳；
所述第二控制開關的一端接所述振蕩器電容引腳，另一端接所述死區設定引腳；
所述第一比較器的正輸入端接第二基準電壓，負輸入端接所述振蕩器電容引腳；
所述第二比較器的負輸入端接第三基準電壓，正輸入端接所述振蕩器電容引腳；
所述RS觸發器的S端輸入接所述第一比...

【專利技術屬性】
技術研發人員：段衛垠，
申請(專利權)人：深圳市航嘉馳源電氣股份有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44