一种电源转换电路

技术领域

本发明属于电源领域，具体涉及一种电源转换电路。

背景技术

随着社会经济的发展，人们生活的日渐丰富，灯具作为人们日常生活、娱乐休闲中难以避免使用的产品也越来越显得重要，其种类和形式也越来越多。电源线路则是所有灯具使用过程中都难以避免使用的。传统的电源转换电路的结构复杂，需要使用到AC升压稳压直流电路等辅助电路进行辅助，使得应用了电源转换电路的灯箱电源产品的能量转换效率低、整体体积大，且因为电源转换电路的电路结构更为复杂，也导致故障率增加。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电源转换电路，所述电源转换电路解决了灯箱电源产品能量转换效率低、整体体积大且故障率高的问题。

根据本发明实施例的电源转换电路，包括：

整流滤波电路，其具有第一输出端、第二输出端，其输入端用于连接输入电源，并将所述输入电源输入的交流电转换为直流电由第一输出端、第二输出端输出；

控制电路，其输入端与所述整流滤波电路的第二输出端连接，其内置有谐振控制模块；

LLC谐振半桥电路，其具有工作电压端、控制电压端、输出端、接地端，其工作电压端与所述整流滤波电路的第一输出端连接，控制电压端与所述控制电路的输出端连接；所述LLC谐振半桥电路和控制电路共同用于对所述直流电进行电压转换；

输出同步整流电路，其输入端与所述LLC谐振半桥电路的输出端连接，输出端用于连接外部负载。

根据本发明实施例的电源转换电路，至少具有如下技术效果：通过整流滤波电路可以对输入电源输入的交流电进行整流和滤波，进而可以通过控制电路和LLC谐振半桥电路对整流滤波电路输入的直流电完成进一步转换，最终通过输出同步整流电路输出满足外部负载使用需求的电源。本发明实施例的电源转换电路通过LLC谐振半桥电路和控制电路内置谐振控制模块的采用，使得不再需要采用AC升压稳压直流电路等辅助电路，减少了能量传递的环节，提高了能源转换效率，同时，也简化整个电源转换电源的电路结构，使得灯箱电源产品的体积得到了有效的减小；此外，电路结构的简化，也进一步降低了故障率的出现，且更加便于进行快速检测和维护。

根据本发明的一些实施例，所述整流滤波电路包括：

桥式整流单元，其输入端与所述输入电源连接；

滤波单元，其输入端与所述桥式整流单元的输出端连接，两个输出端分别用作所述整流滤波电路的第一输出端、第二输出端。

根据本发明的一些实施例，所述LLC谐振半桥电路包括：

第一场效应管，其漏极与所述整流滤波电路的第一输出端连接；

第二场效应管，其漏极与所述第一场效应管的源极连接，源极与地线连接；所述第一场效应管的栅极和源极、所述第二场效应的栅极分别与所述控制电路的输出端连接；

第一电感、第一电容、变压器，所述第一电感、第一电容与所述变压器的一次绕组形成串联结构，所述串联结构连接在所述第二场效应管的漏极和源极之间；所述变压器的二次绕组与所述输出同步整流电路的输入端连接。

根据本发明的一些实施例，所述变压器的二次绕组设置有中间抽头，所述输出同步整流电路包括：

第三场效应管，其漏极与所述变压器的第一绕组输出端连接；

第四场效应管，其漏极与所述变压器的第二绕组输出端连接，源极和所述第三场效应管的源极连接；所述第四场效应管的源极和所述变压器的中间抽头用于连接所述外部负载；

第一同步整流模块，具有输出端、接地端、检测端，其输出端与所述第三场效应管的栅极连接，接地端与所述第三场效应管的源极连接，检测端与所述变压器的第一绕组输出端连接；

第二同步整流模块，具有输出端、接地端、检测端，其输出端与所述第四场效应管的栅极连接，接地端与所述第四场效应管的源极连接，检测端与所述变压器的第二绕组输出端连接。

根据本发明的一些实施例，所述控制电路包括所述谐振控制模块；所述谐振控制模块具有启动电源输入端、上管驱动端、下管驱动端、半桥连接端，其启动电源输入端与所述整流滤波电路的第二输出端连接，上管驱动端、下管驱动端和半桥连接端分别与所述LLC谐振半桥电路连接，所述谐振控制模块用于控制所述LLC谐振半桥电路进行电压转换。

根据本发明的一些实施例，所述控制电路还包括连接在所述整流滤波电路的第一输出端和地线之间的第一分压电路，所述第一分压电路的输出端与所述谐振控制模块的母线电压检测端连接。

根据本发明的一些实施例，上述电源转换电路还包括连接在所述输入电源和整流滤波电路之间的EMI抗干扰电路，所述EMI抗干扰电路用于滤除所述交流电中的共模干扰和差模干扰。

根据本发明的一些实施例，所述EMI抗干扰电路包括：

第二电容，连接在所述输入电源的零线和火线之间；

第一共模电感，其两个输入端分别与所述输入电源的零线和火线连接；

第三电容，连接在所述第一共模电感的两个输出端之间；

第二共模电感，其两个输入端分别连接在所述第三电容的两端，两个输出端用于连接整流滤波电路。

根据本发明的一些实施例，上述电源转换电路还包括电压电流反馈电路，所述电压电流反馈电路的输入端与所述输出同步整流电路的输出端连接，输出端与所述控制电路的反馈输入端连接，用于通过所述控制电路调整所述输出同步整流电路的输出状态。

根据本发明的一些实施例，所述电压电流反馈电路包括：

电流检测电阻，与所述输出同步整流电路的输出端串联；

第二分压电路，用于采集所述输出同步整流电路输出端的电压；

第一比较单元，其具有两个分别连接在所述电流检测电阻两端的电流输入端、与第二分压电路输出端连接的电压输入端、工作电压端、反馈输出端；

光耦单元，其输入端正极与所述第一比较单元的工作电压端连接，输入端负极与所述第一比较单元的输出端连接，其输出端连接在所述控制电路的反馈输入端与地线之间。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的电源转换电路的电路原理图；

图2是本发明实施例的整流滤波电路和EMI抗干扰电路的电路原理图；

图3是本发明实施例的控制电路的电路原理图；

图4是本发明实施例的LLC谐振半桥电路的电路原理图；

图5是本发明实施例的输出同步整流电路和电压电流反馈电路的电路原理图。

附图标记：

整流滤波电路100、桥式整流单元110、滤波单元120、

控制电路200、第一分压电路210、

LLC谐振半桥电路300、

输出同步整流电路400、

EMI抗干扰电路500、

电压电流反馈电路600、第二分压电路610。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位，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。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面参考图1至图5描述根据本发明实施例的电源转换电路。

根据本发明实施例的电源转换电路，包括整流滤波电路100、控制电路200、LLC谐振半桥电路300、输出同步整流电路400。

整流滤波电路100，其具有第一输出端、第二输出端，其输入端用于连接输入电源，并将输入电源输入的交流电转换为直流电由第一输出端、第二输出端输出；

控制电路200，其输入端与整流滤波电路100的第二输出端连接，其内置有谐振控制模块U1；

LLC谐振半桥电路300，其具有工作电压端、控制电压端、输出端、接地端，其工作电压端与整流滤波电路100的第一输出端连接，控制电压端与控制电路200的输出端连接；LLC谐振半桥电路300和控制电路200共同用于对直流电进行电压转换；

输出同步整流电路400，其输入端与LLC谐振半桥电路300的输出端连接，输出端用于连接外部负载。

参考图1至图5，输入电源的火线和零线分别连接到整流滤波电路100的交流输出端的两端，整流滤波电路100将输入电源输入的交流电转换为直流电后输出。整流滤波电路100的第一输出端会直接作为LLC谐振半桥电路300的工作电压，第二输出端则输出到控制电路200内的输入端，用作控制电路200内谐振控制模块U1的高压启动输入电源。之后LLC谐振半桥电路300在控制电路200输出端的控制下，开始进一步的电压转换，并将转换之后的电压传输到输出同步整流电路400进行最终的同步整流，最后输出外部负载所需要的电源。

根据本发明实施例的电源转换电路，通过整流滤波电路100可以对输入电源输入的交流电进行整流和滤波，进而可以通过控制电路200和LLC谐振半桥电路300对整流滤波电路100输入的直流电完成进一步转换，最终通过输出同步整流电路400输出满足外部负载使用需求的电源。本发明实施例的电源转换电路通过LLC谐振半桥电路300和控制电路200内谐振控制模块U1的采用，使得不再需要采用AC升压稳压直流电路等辅助电路，减少了能量传递的环节，提高了能源转换效率，同时，也简化整个电源转换电源的电路结构，使得灯箱电源产品的体积得到了有效的减小；此外，电路结构的简化，也进一步降低了故障率的出现，且更加便于进行快速检测和维护。

在本发明的一些实施例中，整流滤波电路100的第二输出端与控制电路200的输入端之间会串联二极管D4和电阻R2，可以为整流滤波电路100和谐振控制模块U1提供有效的保护。

在本发明的一些实施例中，整流滤波电路100包括：桥式整流单元110、滤波单元120。桥式整流单元110，其输入端与输入电源连接；滤波单元120，其输入端与桥式整流单元110的输出端连接，两个输出端分别用作整流滤波电路100的第一输出端、第二输出端。通过桥式整流单元110，即通过二极管D1、D2、D5、D7组成的桥式整流电路，可以直接有效的将输入电源输入的交流电转换为直流电。进一步可以通过滤波单元120可以对输出的直流电进行滤波，保证输出直流电的质量。滤波单元120可以采用电容C20、C21并联在桥式整流单元110输出端正负极之间。

在本发明的一些实施例中，LLC谐振半桥电路300包括：第一场效应管Q6、第二场效应管Q5、第一电感L7、第一电容C14、变压器T1。第一场效应管Q6，其漏极与整流滤波电路100的第一输出端连接；第二场效应管Q5，其漏极与第一场效应管Q6的源极连接，源极与地线连接；第一场效应管Q6的栅极和源极、第二场效应的栅极分别与控制电路200的输出端连接；第一电感L7、第一电容C14、变压器T1，第一电感L7、第一电容C14与变压器T1的一次绕组形成串联结构，串联结构连接在第二场效应管Q5的漏极和源极之间；变压器T1的二次绕组与输出同步整流电路400的输入端连接。这里简单叙述一下LLC谐振半桥电路300的工作原理，参考图2至图5，第一场效应管Q6的栅极电压受谐振控制模块U1的上管驱动端控制，第二场效应管Q5的栅极电压受谐振控制模块U1的下管驱动端控制，第一场效应管Q6、第二场效应管Q5的连接端与控制电源的半桥连接端连接，因此，整个LLC谐振半桥电路300在工作电压正常时，即整流滤波电路100的第一输出端输出电压正常时，只需要控制电路200让第一场效应管Q6、第二场效应管Q5同时处于开通状态，则变压器T1的一次绕组会通电，进而通过二次绕组将能量传递到输出同步整流电路400。因此，通过控制电源控制第一场效应管Q6、第二场效应管Q5的开通与关断，便可以实现电压转换和能量传递。

在本发明的一些实施例中，变压器T1的二次绕组设置有中间抽头，输出同步整流电路400包括：第三场效应管Q1、第四场效应管Q3、第一同步整流模块U2、第二同步整流模块U3。第三场效应管Q1，其漏极与变压器T1的第一绕组输出端A连接；第四场效应管Q3，其漏极与变压器T1的第二绕组输出端B连接，源极和第三场效应管Q1的源极连接；第四场效应管Q3的源极和变压器T1的中间抽头用于连接外部负载；第一同步整流模块U2，具有输出端、接地端、检测端，其输出端与第三场效应管Q1的栅极连接，接地端与第三场效应管Q1的源极连接，检测端与变压器T1的第一绕组输出端连接；第二同步整流模块U3，具有输出端、接地端、检测端，其输出端与第四场效应管Q3的栅极连接，接地端与第四场效应管Q3的源极连接，检测端与变压器T1的第二绕组输出端连接。参考图4、图5，变压器T1二次绕组的中间抽头C和第一绕组输出端A构成一个输出绕组，中间抽头C和第二绕组输出端B构成一个输出绕组。中间抽头C和第一绕组输出端A被第三场效应管Q1断开，进而可以由第三场效应管Q1控制变压器T1第一绕组是否输出，第三场效应管Q1栅极和第一同步整流模块U2的输出端DVR连接，进而使得可以通过第一同步整流模块U2控制第三场效应管Q1控制通断；同理，中间抽头C和第二绕组输出端B被第四场效应管Q3断开，进而可以由第四场效应管Q3控制变压器T1第二绕组是否输出，第四场效应管Q3栅极和第二同步整流模块U3的输出端DVR连接，进而使得可以通过第二同步整流模块U3控制第四场效应管Q3控制通断。最终，通过第三场效应管Q1、第四场效应管Q3、第一同步整流模块U2、第二同步整流模块U3实现同步整流。此外，在第一同步整流模块U2和第二同步整流模块U3的源极和变压器T1的中间轴头C构成的输出端支之间还并连接了极性电容C38、C39、C40，以让同步整流输出的电源更加稳定。在本发明的一些实施例中，第一同步整流模块U2和第二同步整流模块U3皆采用同步整流控制芯片NCP4306。

在本发明的一些实施例中，输出同步整流电路400的输出端还连接有运行指示单元。参考图5，运行指示单元用于指示输出同步整流电路400的工作状态。在本发明的一些实施例中，运行指示单元包括串联在输出同步整流电路400输出端两线之间的电阻R44和发光二极管LED1。通过发光二极管LED1实现发光指示。

在本发明的一些实施例中，参考图2至图4，控制电路200包括谐振控制模块U1；谐振控制模块U1具有启动电源输入端HV-INPUT、上管驱动端MUPPER、下管驱动端MLOWER、半桥连接端HB，其启动电源输入端与整流滤波电路100的第二输出端连接，上管驱动端、下管驱动端和半桥连接端分别与LLC谐振半桥电路300连接，谐振控制模块用于控制LLC谐振半桥电路300进行电压转换。谐振控制模块U1通过控制第一场效应管Q6、第二场效应管Q5的导通和关断可以实现对变压器T1是否输出进行控制，进而可以让LLC谐振半桥电路300实现LLC谐振，达到转换电压的目的。在本发明的一些实施例中，谐振控制模块U1采用谐振控制芯片NCP13992。

在本发明的一些实施例中，参考图3，控制电路200还包括连接在整流滤波电路100的第一输出端和地线之间的第一分压电路210，第一分压电路210的输出端与谐振控制模块的母线电压检测端连接VBULK/PFC-FB。通过分压电路可以采集整流滤波电路100输出端正极的电压，进而可以实现掉电保护。第一分压电路210包括两个串联的电阻R12和电阻R43。

在本发明的一些实施例中，参考图3、图4，谐振控制模块U1的工作电压端连接了辅助电源。辅助电源最后通过电阻R3、二极管D3和电阻R51连接到谐振控制模块U1的过压/过温保护端OVP/OTP。在本发明的一些实施例中，变压器T1采用了多抽头变压器，辅助电源可以直接从多抽头变压器中的一个抽头中引出。

在本发明的一些实施例中，参考图2，上述电源转换电路还包括连接在输入电源和整流滤波电路100之间的EMI抗干扰电路500，EMI抗干扰电路500用于滤除交流电中的共模干扰和差模干扰。EMI抗干扰电路500可以有效的抑制电网和设备中的共模干扰和差模干扰。在本发明的一些实施例中，EMI抗干扰电路500输出端的两线还分别与地线之间连接了Y电容CY5、CY1，以进一步提高滤除效果。

在本发明的一些实施例中，参考图2，EMI抗干扰电路500包括：第二电容CX2、第一共模电感L3、第三电容CX1、第二共模电感L1。第二电容CX2，连接在输入电源的零线和火线之间；第一共模电感L3，其两个输入端分别与输入电源的零线和火线连接；第三电容CX1，连接在第一共模电感L3的两个输出端之间；第二共模电感L1，其两个输入端分别连接在第三电容CX1的两端，两个输出端用于连接整流滤波电路100。通过第二电容CX2、第一共模电感L3、第三电容CX1、第二共模电感L1即可以实现对电网设备中共模干扰和差模干扰的抑制。在本发明的一些实施例中，第一共模电感L3和第三电容CX1之间还设置了热敏电阻RT1，以实现温度检测。在本发明的一些实施例中，第一共模电感L3的输入端和输入电源之间连接了保险丝F1。

在本发明的一些实施例中，上述电源转换电路还包括电压电流反馈电路600，电压电流反馈电路600的输入端与输出同步整流电路400的输出端连接，输出端与控制电路200的反馈输入端连接，用于通过控制电路200调整输出同步整流电路400的输出状态。通过电压电流反馈电路600可以对输出同步整流电路400输出到负载的电源进行有效的检测，并最终可以反馈到控制电路200中谐振控制模块U1的LLC反馈输入脚LLC-FB，以实现对输出的反馈调节。

在本发明的一些实施例中，电压电流反馈电路600包括：电流检测电阻R36、第二分压电路610、第一比较单元U4、光耦单元P4由图中P4-A和P5-B组成。电流检测电阻R36，与输出同步整流电路400的输出端串联；第二分压电路610，用于采集输出同步整流电路400输出端的电压；第一比较单元U4，其具有两个分别连接在电流检测电阻R36两端的电流输入端、与第二分压电路610输出端连接的电压输入端、工作电压端、反馈输出端；光耦单元P4，其输入端正极与第一比较单元U4的工作电压端连接，输入端负极与第一比较单元U4的输出端连接，其输出端连接在控制电路200的反馈输入端与地线之间。通过电流检测电阻R36可以实现对输出同步整流电路400输出的电流进行采集，进而可以通过第一比较单元U4的两个电流输入端(第1脚和第4脚)完成对该电流的采集。第二分压电路610可以对输出同步整流电路400的输出电压进行分压采集，并最终输入到第一比较单元U4的电压输入端(第3脚)。最后通过到第一比较单元U4的反馈输出端(第5脚)完成反馈输出，反馈信号通过光耦单元P4传递到控制电路200的谐振控制模块U1的LLC-FB端。第一比较单元U4的工作电压端(6脚)可以直接连接到变压器T1的中间抽头C进行取电。在本发明的一些实施例中，第一比较单元U4采用电源控制芯片AP4320。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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一定指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。

尽管上述结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。