频率控制芯片及开关电源制造技术

本发明专利技术提供了一种频率控制芯片及开关电源，该频率控制芯片包括电压控制型振荡器、桥臂开关控制信号产生电路；电压控制型振荡器，用于根据第一电流和内部电流源产生的第二电流，生成第三电流，以及根据第三电流生成频率可调、且脉宽保持不变的时钟信号，其中，第一电流由频率控制芯片之外的一外部电路根据LLC谐振变换电路的输出反馈电压产生；桥臂开关控制信号产生电路，用于根据时钟信号，输出用于控制第一桥臂开关的第一控制信号，以及输出用于控制第二桥臂开关的第二控制信号，第一控制信号和第二控制信号形成固定死区。本发明专利技术可以使利用变压器作为谐振电感的LLC谐振变换电路工作在可变的高频率下，同时具有较好的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
频率控制芯片及开关电源
本专利技术涉及电子电路
，尤其涉及一种频率控制芯片及开关电源。
技术介绍
目前，开关电源正向着高功率密度和高效率的方向发展，LLC谐振变换器因其优异的软开关特性及升压能力，得到了越来越广泛的应用。为了减少开关损耗，目前还出现了多变压器结构的谐振变换器，如在专利公布号CN109995242A公开的技术方案中，其将传统的LLC谐振变换器中的谐振电感Lr替换为变压器，利用变压器作为谐振电感，即包括两个原边串联的变压器，在死区时间里可以使谐振腔内的能量输出到副边，进而有利于减少原边的开关损耗，使得谐振变换器可以工作在高频率下。目前谐振变换器的控制方式是侦测半桥开关的零电压时刻，并根据侦测的情况实时调整死区时间，当谐振变换器的工作频率升高时，周期时间缩短，死区时间太短容易导致谐振变换器的半桥上下开关直通短路，进而影响可靠性。
技术实现思路
基于上述现状，本专利技术的主要目的在于提供一种频率控制芯片及开关电源，可以使现有的利用变压器作为谐振电感的LLC谐振变换电路工作在可变的高频率下，同时具有较好的可靠性。为实现上述目的，本专利技术的技术方案提供了一种频率控制芯片，用于在LLC谐振变换电路中进行工作频率控制，所述LLC谐振变换电路包括第一桥臂开关、第二桥臂开关、谐振电容、与所述谐振电容串联的第一变压器和第二变压器，所述第一变压器和所述第二变压器为相同的变压器，所述第一变压器和所述第二变压器的励磁电感交替作为谐振电感，其特征在于，所述频率控制芯片包括电压控制型振荡器、桥臂开关控制信号产生电路；所述电压控制型振荡器，用于根据第一电流和内部电流源产生的第二电流，生成第三电流，以及根据所述第三电流生成频率可调、且脉宽保持不变的时钟信号，其中，所述第一电流由所述频率控制芯片之外的一外部电路根据所述LLC谐振变换电路的输出反馈电压产生；所述桥臂开关控制信号产生电路，用于根据所述时钟信号，输出用于控制所述第一桥臂开关的第一控制信号，以及输出用于控制所述第二桥臂开关的第二控制信号，所述第一控制信号和所述第二控制信号形成固定死区。进一步地，所述频率控制芯片被配置为使所述LLC谐振变换电路的满载工作频率大于(2*f1)，其中，式中，Cr为所述谐振电容的电容值，Lm为所述第一变压器、所述第二变压器的励磁电感。进一步地，所述频率控制芯片包括：频率设置引脚、振荡器电容引脚、死区设定引脚、第一桥臂开关控制信号输出引脚、第二桥臂开关控制信号输出引脚；其中，所述电压控制型振荡器对应：所述频率设置引脚、所述振荡器电容引脚、所述死区设定引脚；所述桥臂开关控制信号产生电路对应：第一桥臂开关控制信号输出引脚、第二桥臂开关控制信号输出引脚。进一步地，所述电压控制型振荡器包括：第二电压控制型电流源、电流控制型电流源、电流控制型振荡电路；所述频率设置引脚用于分别外接至第一电压控制型电流源和第一电阻，所述第一电流由所述第一电压控制型电流源根据所述输出反馈电压产生；所述第二电压控制型电流源，用于根据第一基准电压，在所述第一电阻上产生所述第二电流；所述电流控制型电流源，用于根据所述第一电流和所述第二电流，产生所述第三电流；所述电流控制型振荡电路，用于根据所述第三电流，产生所述时钟信号。进一步地，所述第二电压控制型电流源，包括：第二运放，所述第二运放的正输入端接第一基准电压，负输入端接所述频率设置引脚，所述第二运放的输出端接第一三极管的基极；所述第一三极管的发射极接所述频率设置引脚；所述电流控制型电流源，包括：与所述第一三极管串联的第二三极管，与第二三极管构成镜像电流源的第三三极管；所述电流控制型振荡电路，包括：第一控制开关和第二控制开关，第一比较器，第二比较器，RS触发器；所述第一控制开关的一端接第三三极管的集电极，另一端接所述振荡器电容引脚；所述第二控制开关的一端接所述振荡器电容引脚，另一端接所述死区设定引脚；所述第一比较器的正输入端接第二基准电压，负输入端接所述振荡器电容引脚；所述第二比较器的负输入端接第三基准电压，正输入端接所述振荡器电容引脚；所述RS触发器的S端输入接所述第一比较器的输出，R端输入接所述第二比较器的输出；所述RS触发器的NQ端输出信号为所述时钟信号，并作为所述第二控制开关的控制信号，所述RS触发器的Q端输出信号或NQ端输出信号作为所述第一控制开关的控制信号。进一步地，所述第二控制开关为NPN三极管，所述第二控制开关的基极接所述RS触发器的NQ端；所述第一控制开关包括：第二二极管，第四三极管；所述第二二极管的阳极接第三三极管的集电极，阴极接所述振荡器电容引脚；第四三极管的集电极接所述第二二极管的阳极，第四三极管的发射极接地，第四三极管的基极接所述RS触发器的NQ端。进一步地，所述桥臂开关控制信号产生电路，包括分频器和第一与门，第二与门；所述分频器，用于对所述时钟信号进行1/2分频，得到第一分频信号和第二分频信号，所述第一分频信号、所述第二分频信号为相反的信号；所述第一与门，输入是第一分频信号和所述RS触发器的Q端输出信号，输出作为所述第一控制信号；所述第二与门，输入是第二分频信号和所述RS触发器的Q端输出信号，输出作为所述第二控制信号。为实现上述目的，本专利技术的技术方案还提供了一种开关电源，包括第一桥臂开关、第二桥臂开关、谐振电容、与所述谐振电容串联的第一变压器和第二变压器，所述第一变压器和所述第二变压器为相同的变压器，其特征在于，所述开关电源还包括：如上述的频率控制芯片、反馈电压采样电路、第一电压控制型电流源；其中，所述反馈电压采样电路，其输入端连接所述开关电源的输出电压，其输出端连接所述第一电压控制型电流源的输入端，所述反馈电压采样电路用于向所述第一电压控制型电流源输出所述输出反馈电压；所述第一电压控制型电流源，包括光耦，所述第一电压控制型电流源用于将所述输出反馈电压与参考电压之间的误差电压通过所述光耦，从副边侧反馈到原边侧作为所述第一电流；所述控制芯片，其中作为输出引脚的第一桥臂开关控制信号输出引脚接所述第一桥臂开关的控制端，其中作为输出引脚的第二桥臂开关控制信号输出引脚接所述第二桥臂开关的控制端，其频率设置引脚接所述光耦的接收端。进一步地，所述频率控制芯片，其振荡器电容引脚接一振荡电容，其死区设定引脚接第二电阻，其频率设置引脚通过第一电阻接地；所述反馈电压采样电路包括：串联的两个分压电阻，所述第一电压控制型电流源的输入端连接所述两个分压电阻之间的公共端；进一步地，所述第一电压控制型电流源包括跨导电路或运放；所述跨导电路或所述运放，其正输入端接参考电压，负输入端接所述输出反馈电压，其输出为所述输出反馈电压与所述参考电压之间的误差电压。进一步地，还包括频率补偿电路和电压反馈补偿电路；所述频率补偿电路，设置在所述光耦的接收端与所述频率控制芯片的频本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种频率控制芯片，用于在LLC谐振变换电路中进行工作频率控制，所述LLC谐振变换电路包括第一桥臂开关、第二桥臂开关、谐振电容、与所述谐振电容串联的第一变压器和第二变压器，所述第一变压器和所述第二变压器为相同的变压器，所述第一变压器和所述第二变压器的励磁电感交替作为谐振电感，其特征在于，所述频率控制芯片包括电压控制型振荡器、桥臂开关控制信号产生电路；/n所述电压控制型振荡器，用于根据第一电流和内部电流源产生的第二电流，生成第三电流，以及根据所述第三电流生成频率可调、且脉宽保持不变的时钟信号，其中，所述第一电流由所述频率控制芯片之外的一外部电路根据所述LLC谐振变换电路的输出反馈电压产生；/n所述桥臂开关控制信号产生电路，用于根据所述时钟信号，输出用于控制所述第一桥臂开关的第一控制信号，以及输出用于控制所述第二桥臂开关的第二控制信号，所述第一控制信号和所述第二控制信号形成固定死区。/n

【技术特征摘要】
1.一种频率控制芯片，用于在LLC谐振变换电路中进行工作频率控制，所述LLC谐振变换电路包括第一桥臂开关、第二桥臂开关、谐振电容、与所述谐振电容串联的第一变压器和第二变压器，所述第一变压器和所述第二变压器为相同的变压器，所述第一变压器和所述第二变压器的励磁电感交替作为谐振电感，其特征在于，所述频率控制芯片包括电压控制型振荡器、桥臂开关控制信号产生电路；
所述电压控制型振荡器，用于根据第一电流和内部电流源产生的第二电流，生成第三电流，以及根据所述第三电流生成频率可调、且脉宽保持不变的时钟信号，其中，所述第一电流由所述频率控制芯片之外的一外部电路根据所述LLC谐振变换电路的输出反馈电压产生；
所述桥臂开关控制信号产生电路，用于根据所述时钟信号，输出用于控制所述第一桥臂开关的第一控制信号，以及输出用于控制所述第二桥臂开关的第二控制信号，所述第一控制信号和所述第二控制信号形成固定死区。


2.根据权利要求1所述的频率控制芯片，其特征在于，所述频率控制芯片被配置为使所述LLC谐振变换电路的满载工作频率大于(2*f1)，其中，式中，Cr为所述谐振电容的电容值，Lm为所述第一变压器、所述第二变压器的励磁电感。


3.根据权利要求1所述的频率控制芯片，其特征在于，所述频率控制芯片包括：频率设置引脚、振荡器电容引脚、死区设定引脚、第一桥臂开关控制信号输出引脚、第二桥臂开关控制信号输出引脚；
其中，所述电压控制型振荡器对应：所述频率设置引脚、所述振荡器电容引脚、所述死区设定引脚；
所述桥臂开关控制信号产生电路对应：第一桥臂开关控制信号输出引脚、第二桥臂开关控制信号输出引脚。


4.根据权利要求3所述的频率控制芯片，其特征在于，所述电压控制型振荡器包括：第二电压控制型电流源、电流控制型电流源、电流控制型振荡电路；
所述频率设置引脚用于分别外接至第一电压控制型电流源和第一电阻，所述第一电流由所述第一电压控制型电流源根据所述输出反馈电压产生；
所述第二电压控制型电流源，用于根据第一基准电压，在所述第一电阻上产生所述第二电流；
所述电流控制型电流源，用于根据所述第一电流和所述第二电流，产生所述第三电流；
所述电流控制型振荡电路，用于根据所述第三电流，产生所述时钟信号。


5.根据权利要求4所述的频率控制芯片，其特征在于，所述第二电压控制型电流源，包括：第二运放，所述第二运放的正输入端接第一基准电压，负输入端接所述频率设置引脚，所述第二运放的输出端接第一三极管的基极；所述第一三极管的发射极接所述频率设置引脚；
所述电流控制型电流源，包括：与所述第一三极管串联的第二三极管，与第二三极管构成镜像电流源的第三三极管；
所述电流控制型振荡电路，包括：第一控制开关和第二控制开关，第一比较器，第二比较器，RS触发器；
所述第一控制开关的一端接第三三极管的集电极，另一端接所述振荡器电容引脚；
所述第二控制开关的一端接所述振荡器电容引脚，另一端接所述死区设定引脚；
所述第一比较器的正输入端接第二基准电压，负输入端接所述振荡器电容引脚；
所述第二比较器的负输入端接第三基准电压，正输入端接所述振荡器电容引脚<...

【专利技术属性】
技术研发人员：段卫垠，
申请(专利权)人：深圳市航嘉驰源电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44