一种用于LLC谐振变换器的低温启动优化电路的制作方法

本技术涉及电力电子，具体涉及一种用于llc谐振变换器的低温启动优化电路。

背景技术：

1、在电力电子领域，基于silergy sy5055a等高度集成的pfc+llc控制芯片的电源，凭借高效率与高功率密度的核心优势，已广泛应用于通信设备、工业控制装置、消费电子产品等诸多领域。随着应用场景不断拓展，此类电源在极端低温环境下的可靠工作需求日益凸显，例如在高纬度地区户外设备、冷链运输控制系统、航空航天辅助供电等场景中，常需面临-35℃乃至-40℃的低温工况，这对电源的启动性能与稳定性提出了严苛挑战。

2、在实际测试与应用中发现，传统设计的llc谐振变换器在低温环境下易出现启动失败、反复重启的问题，严重影响设备正常运行。其根本原因在于低温会引发一系列关键元件特性变化：功率mosfet的导通电阻rds(on)显著增大，导致导通损耗上升；磁性元件如变压器、电感的磁导率发生改变，磁滞损耗增加；谐振电容的容值因低温特性出现衰减，这些变化共同导致llc谐振腔的起始振荡能量极度微弱。

3、振荡能量不足直接造成电流检测电阻(risen)上的检测信号(visen)幅值过低，且信噪比差，使得控制器无法准确进行零电压开关(zvs)判断与循环周期电流限制(cycle-by-cycle current limit)控制。当检测信号无法满足控制器的识别阈值时，系统会误触发保护逻辑，进而进入启动-保护-重启的死循环，不仅无法正常供电，还可能因频繁启停对电源内部元件造成额外损耗，缩短使用寿命。

4、现有技术针对该问题的解决方案存在明显缺陷，常规手段是简单减小电流检测电阻risen的阻值以提高检测灵敏度，但这种静态调整方式具有破坏性。在常温环境下，过小的risen会导致llc变换器工作模式异常，例如从连续导通模式(ccm)切换至断续导通模式(dcm)，造成电源效率大幅下降；同时，过流保护点会随risen阻值减小而偏移，降低电源在过载工况下的保护能力，无法兼顾低温启动可靠性与常温稳态性能，因此亟需一种能自适应环境温度、智能调节检测灵敏度的优化方案。

技术实现思路

1、基于上述技术问题，本技术公开了一种用于llc谐振变换器的低温启动优化电路，包括llc谐振腔、控制器芯片及用于检测谐振电流的电流检测电阻risen，所述控制器芯片设有与电流检测电阻risen连接的电流检测引脚isen，所述llc谐振腔、控制器芯片和检测电阻risen构成llc谐振变换器，其特征在于，包括温度采样单元、控制单元及阻抗调节单元：

2、所述温度采样单元用于感知llc谐振变换器所处的环境温度，并输出与环境温度对应的采样信号；

3、所述控制单元与所述温度采样单元电连接，用于接收所述采样信号，并将所述采样信号与预设阈值进行比较，根据比较结果输出相应的控制信号；

4、所述阻抗调节单元分别与所述控制单元、电流检测电阻risen电连接，用于接收所述控制信号，并根据所述控制信号动态调整电流检测电阻risen所在检测网络的等效阻抗。

5、优选的，所述温度采样单元包括负温度系数热敏电阻rt1、固定电阻r1和固定电阻r2；所述固定电阻r1的一端与电源vcc连接，另一端分别与负温度系数热敏电阻rt1的一端、固定电阻r2的一端连接；所述负温度系数热敏电阻rt1的另一端接地。

6、优选的，所述控制单元包括电压比较器u1和参考电压源；所述电压比较器u1的同相输入端与温度采样单元的输出端连接，用于接收所述采样信号；所述电压比较器u1的反相输入端与参考电压源的输出端连接，用于接收预设阈值对应的参考电压vref；所述电压比较器u1的输出端作为控制单元的输出端，用于输出所述控制信号。

7、优选的，所述参考电压源包括精密电压基准芯片u2；所述精密电压基准芯片u2的输入端与电源vcc连接，输出端作为参考电压源的输出端，与电压比较器u1的反相输入端连接；所述精密电压基准芯片u2的接地端接地，且接地端与输出端之间并联有滤波电容c1，用于稳定参考电压vref的输出。

8、优选的，所述电压比较器u1还设有滞回调节引脚，所述滞回调节引脚通过一电阻与电源vcc连接，用于防止采样信号在预设阈值附近波动时控制信号异常抖动。

9、优选的，所述阻抗调节单元包括开关器件q2和补偿电阻rcomp；所述开关器件q2的第一电极与补偿电阻rcomp的一端连接，所述开关器件q2的第二电极接地；所述补偿电阻rcomp的另一端与电流检测电阻risen的一端连接；所述电流检测电阻risen的另一端与llc谐振腔连接，所述电流检测电阻risen与补偿电阻rcomp连接的一端还与控制器芯片的电流检测引脚isen连接；所述开关器件q2的控制电极与控制单元的输出端连接，用于接收所述控制信号。

10、优选的，所述开关器件q2为n沟道mosfet；所述n沟道mosfet的漏极作为开关器件q2的第一电极，与补偿电阻rcomp连接；所述n沟道mosfet的源极作为开关器件q2的第二电极，接地；所述n沟道mosfet的栅极作为开关器件q2的控制电极，与控制单元的输出端连接。

11、优选的，所述阻抗调节单元还包括限流电阻r5；所述限流电阻r5的一端与控制单元的输出端连接，另一端与开关器件q2的控制电极连接，用于限制流入开关器件q2控制电极的电流。

12、优选的，所述控制器芯片为sy5055a芯片；所述sy5055a芯片的isen引脚作为电流检测引脚，与电流检测电阻risen连接；所述sy5055a芯片的vcc引脚接入电源，gnd引脚接地，且vcc引脚与gnd引脚之间并联有去耦电容c3，用于稳定芯片供电电压。

13、相对于现有技术，本技术的技术方案具有以下技术效果：

14、本实用新型解决了llc谐振变换器在极端低温环境下的启动难题，通过温度采样单元实时感知环境温度，配合控制单元与阻抗调节单元动态调整电流检测网络等效阻抗，使低温下谐振电流检测信号幅值显著提升、信噪比改善，确保控制器能准确完成零电压开关判断与循环周期电流限制，避免误触发保护逻辑，彻底打破“启动-保护-重启”的死循环，实现-35℃至-40℃低温工况下的可靠启动。

15、本实用新型兼顾了llc谐振变换器的低温启动可靠性与常温稳态性能，克服了现有技术静态减小电流检测电阻阻值的缺陷，常温时阻抗调节单元断开补偿电阻，检测网络等效阻抗恢复为原电流检测电阻阻值，避免变换器工作模式异常、效率下降及过流保护点偏移等问题，保证电源在常温下维持高效率、稳定的工作状态，实现“低温高灵敏度”与“常温高性能”的协同。

16、本实用新型具备低成本、易实现且自适应的优势，仅通过增设负温度系数热敏电阻、电压比较器、开关器件等低成本元件构建优化电路，无需修改控制器芯片本身，易集成到现有电源设计中。整个调节过程无需软件干预，能根据环境温度自动完成检测灵敏度切换，响应速度快、可靠性高，在提升低温启动性能的同时，降低了研发与生产成本，具有广泛的应用价值。

17、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

18、根据下文结合附图对本技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本技术的上述及其他目的、优点和特征。