專利名稱：一種大功率音頻功率放大器開關(guān)電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到開關(guān)電源，尤其是一種大功率音頻功率放大器開關(guān)電源 電路。
背景技術(shù)：
請參閱圖1所示，大功率音頻功率放大器開關(guān)電源電路，其包括連接于電
源供電端正負極之間的第一半橋電路101、諧振電路102、勵磁電感Lm、功率 變壓器T1、電解電容Ec1和Ec2，該第一半橋電路101通過功率變壓器T1原 邊的一端電連接到整流濾波電路103后輸出到功放供電端，功率變壓器T1原邊 的另一端與諧振電路102電連接，輸入的工頻交流電經(jīng)諧振電路102后經(jīng)電解電 容Ec1， Ec2濾波，勵磁電感Lm電連接于功率變壓器T1原邊的兩端之間。
上述第一-平橋電路101由開關(guān)管Q1和Q2、寄生二極管Dr1和Dr2，寄生 電容CM和Cr2構(gòu)成，開關(guān)管Q1的漏極D電連接到電源正極，其源極S與開 關(guān)管Q2的漏極D電連接，開關(guān)管Q2的源極S電連接到電源負極，開關(guān)管Q1 和Q2的柵極G由兩路交錯180°且有一定死區(qū)的信號驅(qū)動；寄生二極管Dr1的 陰極電連接到電源的正極，其陽極與寄生二極管Dr2的陰極電連接，寄生二極 管Dr2的陽極電連接到電源的負極，寄生電容CM和Cr2構(gòu)成相互串聯(lián)后兩端 分別連接到電源的正負極，該開關(guān)管Q1和Q2、寄生二極管Dr1和Dr2、寄生 電容Cr1和Cr2之間的連接點相互連接后電連接到VH端。功率變壓器T1的原 邊一端電連接于該VH端。
上述諧振電路102由諧振電感Ls和諧振電容Cs組成，諧振電容Cs與電 解電容Ec1的陰極和電解電容Ec2的陽極的連接點電連接。
整流濾波電路103包括由次級整流二極管D1、 D2、 D3、 D4構(gòu)成的次級整 流電路以及電感L11和1_12、電解電容E1和E2構(gòu)成的濾波電路，功率變壓器 T1副邊的-'端與二極管D1和D3的連接點電連接，副邊的另一端與二極管D2 和D4的連接點電連接，功率變壓器T1副邊的公共端接地；電解電容E1的陰 極與E2的陽極連接后接地，E1的陽極與電感L11的一端電連接后與功放供電 端的+HV端電連接，二極管D1的陰極和D2的陰極相連后電連接到電感L11的另一端，E2的陰極與電感L12的-端電連接后與功放供電端的-HV端電連接， 二極管D3的陰極和D4的陽極相連后電連接到電感L12的另一端。
該電路的工作原理如下高端開關(guān)管Q1于t0時執(zhí)行開通，在此之間電路 中勵磁電感Lm，諧振電感L.s所產(chǎn)生的諧振電流是在寄生二極管Drl內(nèi)導(dǎo)通， 高端開關(guān)管Q1的漏源極DS之間，因寄生二極管Drl導(dǎo)通的正向壓降而成為鉗 位狀態(tài)。故Q1為ZVS導(dǎo)通。諧振電感Ls的部分電流在變壓器次級的整流電路 內(nèi)導(dǎo)通。此諧振電流于t1時為零，于下一個周期t2時，即反向?qū)?，電流?Q1的漏極自源極流通。此期間內(nèi)諧振電感Ls與諧振電容Cs所產(chǎn)生的諧振電流， 通過變壓器T1向負載輸出功率。當(dāng)t2期間內(nèi)Ls與Cs所產(chǎn)生的諧振電流為零 時，即進入周期3， t3時高端開關(guān)Q1關(guān)斷時，諧振電流于寄生二極管DM及 Dr2內(nèi)導(dǎo)通，即Cii充電狀態(tài)，Cr2成放電狀態(tài)，在VS點的電位下降至接地電 位DC-前，再下降時則二極管Dr2即為正向偏壓狀態(tài)，諧振電流轉(zhuǎn)向Dr2內(nèi)導(dǎo) 通，因此在t4時，低端開關(guān)管Q2開通時，其漏源極間由于Dr2的導(dǎo)通壓降而 形成鉗位狀態(tài)，所以可執(zhí)行ZVS操作。其后即為周期t5，此時的變壓器T1的 勵磁電容與變壓器的次級側(cè)的整流電路內(nèi)導(dǎo)通。
諧振電流在t5時通過"0"后變成負向，進入期間5階段，電流從低端開關(guān)管 Q2的漏極到源極流通。同時由Ls, Cs形成諧振電流通過變壓器，由次級整流 電路供給負載。
進入t6后Ls與Cs所產(chǎn)生的諧振電流為零，從t6到t7為期間7，此時由 Ls， Lm， Cs所產(chǎn)生的諧振電流。然后在t7時低端開關(guān)Q2關(guān)斷時。
期間t8 ，諧振電流在Cr1， Cr2內(nèi)導(dǎo)通，諧振電流使Cr1開始放電Cr2進 行充電，VH+的電位升至DC+電位為止，再后則Dr1即導(dǎo)通成為正向壓降。此 時高端開關(guān)(Q1)開通時，其漏源極間的電壓，因Dr1正向壓降而成鉗位狀態(tài)， 進行ZVS開通，t8時工作與前面的t0工作相同，如此循環(huán)往復(fù)。諧振電路繼續(xù) 工作。
上述電路在進行ZVS工作時，只要在期間4或8期間寄生電容Cr1 ， Cr2 充放電完畢即可。
該種開關(guān)電源電路存在以下問題
1、開關(guān)管Q1和Q2承受的導(dǎo)通電流較大，由于目前功率MOS的最大電流
限制，所以在大功率應(yīng)用時需要并管解決，由于熱量集中，降低了大功率使用的
4散熱條件，降低可靠性；
2、 諧振電流流經(jīng)電解電容Ec1、 Ec2。使電解電容需要承受等同的漣波電 流，熱量增加，降低電解電容的壽命；
3、 單位功率-開關(guān)管電流的增加，使di/dt增加，電磁兼容問題不易解決。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用于大功率音頻功率放大器中的開 關(guān)電源熱量集中、可靠性低、電磁兼容問題突出的問題，提供一種在大功率使 用中分散熱量、增加散熱、提高可靠性，電磁兼容性能優(yōu)良的大功率音頻功率 放大器開關(guān)電源電路。
為實現(xiàn)以上目的，本實用新型采取了以下的技術(shù)方案 一種大功率音頻功 率放大器開關(guān)電源電路，包括諧振電路、功率變壓器、電解電容，及連接于電 源正負極之間的第一半橋電路，該第一半橋電路通過所述功率變壓器原邊的一 端電連接到整流濾波電路后輸出給功放供電端，該功率變壓器原邊的另一端與
所述諧振電路電連接；所述電解電容與所述第一半橋電路并聯(lián)連接于電源正負 極之間，該電解電容的陽極與電源正極電連接，該電解電容的陰極與電源負極 電連接；還包括有與所述第一半橋電路對稱設(shè)置在電源正負極之間的第二半橋 電路，所述第二半橋電路的輸出端通過諧振電路連接到功率變壓器原邊的一端 后連接到整流濾波電路后輸出給功放供電端，該第二半橋電路和第一半橋電路 組成全橋電路實現(xiàn)對交變電流的轉(zhuǎn)換。
全橋LLC諧振變換器電路，是利用功率開關(guān)器件的寄生參數(shù)開關(guān)管的寄生
電容，變壓器漏感。初級開關(guān)管可以工作在零電壓開關(guān)(ZVS)零電流(ZCS)條 件。而次級二極管可以采用零電流開關(guān)。ZCS工作下沒有反向恢復(fù)損耗。俞極 AC-DC部分采用有源PFC進行預(yù)穩(wěn)壓和功率因數(shù)校正。后極的DC-DC是開環(huán)控 制，最大極限地提高了電源的響應(yīng)速度-與后極變換器的開關(guān)時間相同。全橋LLC 串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換電路適用于大功率("000W)、高輸出電壓(^t100V)的功放電 源。在大功率應(yīng)用方面比以往的半橋LLC串聯(lián)諧振變換器電路具有高性價比、高 能效和EMI性能優(yōu)異的解決方案。
所述第二半橋電路包括第三開關(guān)管、第四開關(guān)管，第三寄生二極管、第四 寄生二極管，第三寄生電容、第四寄生電容；所述第三寄生電容、第四寄生電容相互串聯(lián)后電連接于電源正負極之間；所述第三寄生二極管的陰極與電源正 極電連接，其陽極與第四寄生二極管的陰極連接，該第四寄生二極管的陽極與 電源負極電連接；所述第三開關(guān)管的漏極與電源正極電連接，其源極與第四開 關(guān)管的漏極電連接，該第四開關(guān)管的源極與電源負極電連接；所述第三開關(guān)管 和第四開關(guān)管之間的連接點、第三寄生二極管與第四寄生二極管之間的連接點、 所述第三寄生電容、第四寄生電容之間的連接點相互連接后與所述諧振電路的 一端電連接。
還包括有勵磁電感，其電連接于所述變壓器原邊的兩端上。 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點
1、 每只開關(guān)管承受的電流只有現(xiàn)有技術(shù)的一半，使得在布板時熱分布均勻; 提高了大功率應(yīng)用的可靠性，可以少并管或不并管；
2、 諧振電流不需要經(jīng)過濾波電解電容，能夠維持正常的電容壽命；
3、 單位功率-開關(guān)管電流應(yīng)力是現(xiàn)有技術(shù)的一半，電路板上器件的電流分布 均勻，在接大功率功放負載時電磁兼容問題容易解決。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)開關(guān)電源電路原理圖； 圖2為本實用新型開關(guān)電源電路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型的內(nèi)容做進一步詳細說明。
實施例
請參閱圖2所示，包括有第一半橋電路101 、諧振電路102、勵磁電感Lm、 功率變壓器T1、該第一半橋電路101通過功率變壓器T1原邊的一端電連接到 整流濾波電路103后輸出到功放供電端，功率變壓器T1原邊的另一端與諧振電 路102電連接，勵磁電感Lm電連接于功率變壓器T1原邊的兩端之間。
與現(xiàn)有技術(shù)(即圖1)不同的是電解電容Ec1與第一半橋電路101并聯(lián) 連接于電源正負極之間，該電解電容Ec1的陽極與電源正極電連接，該電解電 容Ec1的陰極與電源負極電連接；諧振電路102產(chǎn)生的諧振電流并不經(jīng)電解電 容Ec1、 Ec2濾波，而是直接輸出到第二半橋電路該第二半橋電路包括有第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4，第三寄生二極管Dr3、第四寄生二極管Dr4，第 三寄生電容C3、第四寄生電容C4;第三寄生電容C3、第四寄生電容C4相互
串聯(lián)后電連接于電源正負極之間；第三寄生二極管Dr3的陰極與電源正極電連 接，其陽極與第四寄生二極管Dr4的陰極連接，該第四寄生二極管Dr4的陽極 與電源負極電連接；第三開關(guān)管Q3的漏極D與電源正極電連接，其源極S與 第四開關(guān)管Q4的漏極D電連接，該第四開關(guān)管Q4的源極S與電源負極電連 接；第三開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4之間的連接點、第三寄生二極管Dr3與第 四寄生二極管Dr4之間的連接點、第三寄生電容C3、第四寄生電容C4之間的 連接點相互連接后與諧振電路102的一端電連接。 本實施例開關(guān)電源電路工作原理如下
輸入的工頻交流電經(jīng)過整流、Ec1濾波，輸入到第一半橋電路101，開關(guān)關(guān) Q1禾BQ4， Q2和Q3的柵極G有由四路，兩-兩交錯18CT且有一定死區(qū)的信號 驅(qū)動，柵極驅(qū)動電壓波形為對角同時導(dǎo)通，上下管相互交錯18(T且有互不共通 的死區(qū)時間。開關(guān)管(Q1， Q4)于t0時同時開通，在此之間電路中勵磁電感 Lm和諧振電感Ls所產(chǎn)生的諧振電流是在二極管(Drl， Dr4)內(nèi)導(dǎo)通，(Q1， Q4)的漏源極DS端之間因二極管(Drl， Dr4)導(dǎo)通的正向壓降而成為鉗位狀 態(tài)，故(Q1， Q4)為ZVS導(dǎo)通；諧振電感Ls的部分電流在變壓器T1次級的 整流電路(D1-D4)內(nèi)導(dǎo)通，諧振電流于t1時為零，于下一個周期t2時，即反 向?qū)?，電流由Q1-T1-Ls-Cs-Q4流通。此期間內(nèi)Ls與Cs所產(chǎn)生的諧振電流， 通過變壓器T1向負載輸出功率。當(dāng)t2期間內(nèi)Ls與Cs所產(chǎn)生的諧振電流為零 時，即進入周期3， t3時高端開關(guān)Q1關(guān)斷時，諧振電流于(Dr1,Dr4)內(nèi)導(dǎo)通，即 (Cr1， Cr4)充電狀態(tài)，(Cr2， Cr3)成放電狀態(tài)，在VS點的電位下降至接地 電位DC-前，再下降時則二極管(Dr2， Dr3)即為正向偏壓狀態(tài)，諧振電流轉(zhuǎn) 向(Dr2， Dr3)內(nèi)導(dǎo)通，因此在t4時，開關(guān)管(Q2， Q3)開通時，其漏源極 DS間由于(Dr2， Dr3)的導(dǎo)通壓降而形成鉗位狀態(tài)，所以可執(zhí)行ZVS操作。 其后即為周期t5，此時的變壓器T1的勵磁電感Lm與變壓器的次級側(cè)的整流電 路(D1-D4)內(nèi)導(dǎo)；
諧振電流在t5時通過"0"后變成負向，進入期間5階段，電流從開關(guān)管Q3-Cs-Ls-TI-Q2流通。同時由Ls， Cs形成諧振電流通過變壓器T1,由次級整 流電路(D1-D4)供給負載。進入t6后Ls與Cs所產(chǎn)生的諧振電流為零，從t6到t7為期間7，此時由Ls， Lm， Cs所產(chǎn)生的諧振電流。然后在t7時低端開關(guān)
Q2關(guān)斷時；
期間t8 ，諧振電流在(CM-Cr4)內(nèi)導(dǎo)通，諧振電流使(Cr1， Cr4)開始 放電(Cr2， Cr3)進行充電，VH+的電位升至DC+電位為止，再后則(Dii， Dr4)即導(dǎo)通成為正向壓降。此時開關(guān)管(Q1， Q4)開通時，其漏源極DS間 的電壓，因(DM， Dr4)正向壓降而成鉗位狀態(tài)，進行ZVS開通，t8時工作與 前面的tO工作相同，如此循環(huán)往復(fù)。諧振電路繼續(xù)工作。
這種LLC諧振變換器電路要進行ZVS工作時，只要在期間4或8期間寄生 電容(Cr1-Cr4)充放電完畢即可。
本實施例中勵磁電感Lm可以集成到功率變壓器T1里，因此不需要在電路 中再額外增加勵磁電感Lm。
上列詳細說明是針對本實用新型可行實施例的具體說明，該實施例并非用 以限制本實用新型的專利范圍，凡未脫離本實用新型所為的等效實施或變更， 均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
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權(quán)利要求1、一種大功率音頻功率放大器開關(guān)電源電路，包括諧振電路(102)、功率變壓器(T1)、電解電容(Ec1)，及連接于電源正負極之間的第一半橋電路(101)，該第一半橋電路(101)通過所述功率變壓器(T1)原邊的一端電連接到整流濾波電路(103)后輸出給功放供電端，該功率變壓器(T1)原邊的另一端與所述諧振電路(102)電連接；其特征在于所述電解電容(Ec1)與所述第一半橋電路(101)并聯(lián)連接于電源正負極之間，該電解電容(Ec1)的陽極與電源正極電連接，該電解電容(Ec1)的陰極與電源負極電連接；還包括有與所述第一半橋電路(101)對稱設(shè)置在電源正負極之間的第二半橋電路(104)，所述第二半橋電路(104)的輸出端通過諧振電路(102)連接到功率變壓器(T1)原邊的一端后連接到整流濾波電路(103)后輸出給功放供電端，該第二半橋電路(104)和第一半橋電路(101)組成全橋電路實現(xiàn)交變電流的轉(zhuǎn)換。
2、 如權(quán)利要求1所述的大功率音頻功率放大器開關(guān)電源電路，其特征在于所 述第二半橋電路(104)包括第三開關(guān)管(Q3)、第四開關(guān)管(Q4)，第三寄 生二極管(Dr3)、第四寄生二極管(Dr4)，第三寄生電容(C3)、第四寄生 電容(C4);所述第三寄生電容(C3)、第四寄生電容(C4)相互串聯(lián)后電連接于電源正 負極之間；所述第三寄生二極管(Dr3)的陰極與電源正極電連接，其陽極 與第四寄生二極管(Dr4)的陰極連接，該第四寄生二極管(Dr4)的陽極與 電源負極電連接；所述第三開關(guān)管(Q3)的漏極與電源正極電連接，其源極 與第四開關(guān)管(Q4)的漏極電連接，該第四開關(guān)管(Q4)的源極與電源負 極電連接；所述第三開關(guān)管(Q3)和第四開關(guān)管(Q4)之間的連接點、第三寄生二極 管(Dr3)與第四寄生二極管(Dr4)之間的連接點、所述第三寄生電容(C3)、 第四寄生電容(C4)之間的連接點相互連接后與所述諧振電路(102)的一 端電連接。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的大功率音頻功率放大器開關(guān)電源電路，其特征在于 還包括有勵磁電感(Lm)，其電連接于所述變壓器(T1)原邊的兩端上。
專利摘要本實用新型公開了一種大功率音頻功率放大器開關(guān)電源電路，包括連接于電源正負極之間的第一半橋電路，諧振電路、功率變壓器、電解電容，該第一半橋電路通過所述功率變壓器原邊的一端電連接到整流濾波電路后輸出給功放供電端，該功率變壓器原邊的另一端與所述諧振電路電連接；所述電解電容與所述第一半橋電路并聯(lián)連接于電源正負極之間，該電解電容的陽極與電源正極電連接，該電解電容的陰極與電源負極電連接；還包括有與第一半橋電路對稱設(shè)置在電源正負極之間的第二半橋電路，其與諧振電路電連接。該種電路結(jié)構(gòu)熱量分布均勻；諧振電流不需要經(jīng)過濾波電解電容，能夠維持正常的電容壽命；在接大功率功放負載時電磁兼容問題容易解決。
文檔編號H02M3/335GK201345614SQ200820204918
公開日2009年11月11日 申請日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者李達標(biāo) 申請人:佛山市南海蜚聲演出器材制造有限公司