CN221080963U - 一种充电器的emi优化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示一种充电器的EMI优化系统，通过设置PFC电路及LLC谐振电路，PFC电路包括桥式整流电路以及功率变换模块。其中，电源电压与桥式整流电路连接，为其提供交流电。功率变换模块包括电抗器L、开关单元、二极管D1及电容C1，且二极管D1为碳化硅二极管；当开关单元为导通状态时，电源电压经过桥式整流电路整流滤波后输出至电抗器L中进行储能；当开关单元为截止状态时，电抗器L将储存的能量经过二极管D1后对电容放电，输出能量。当开关单元再次打开时，二极管D1反向截止。由于二极管D1为碳化硅二极管，其具有理想的反向恢复特性，几乎不存在反向电压，避免了反向电压造成的电磁干扰，由此优化了电路的EMI性能。

Description

一种充电器的EMI优化系统

技术领域

本实用新型涉及充电器电磁干扰优化技术领域，具体地，涉及一种充电器的EMI优化系统。

背景技术

EMI(电磁干扰)，是指电磁波与电子元件作用后产生的干扰现象。充电器的EMI一直是干扰中小功率充电器的问题。

常规的充电器拓扑中，包括功率矫正因数电路(PFC)及谐振半桥电路(LLC)现有技术中，为有效抑制电路产生的电磁干扰，通常需要在功率矫正因数电路(PFC)及谐振半桥电路(LLC)的走线上套磁环来抑制电磁干扰，导致电路的复杂度增加。

实用新型内容

针对现有技术的不足，提供一种充电器的EMI优化系统。

为实现上述目的，本实用新型提供一种充电器的EMI优化系统，包括

PFC电路，其包括桥式整流电路及功率变换模块，功率变换模块包括电抗器L、开关单元、二极管D1及电容C1，电抗器L、二极管D1及电容C1依次串联于桥式整流电路的输出端，且电容C1的另一端连接桥式整流电路的输入端，且二极管D1为碳化硅二极管，开关单元121具有第一端和第二端，开关单元的第一端连接于电抗器L与二极管D1之间的节点，其另一端与桥式整流电路的输入端连接；及

LLC谐振电路，其包括逆变模块及谐振模块及负载Ro，逆变模块的输入端与功率变换模块的输出端连接，谐振模块的输入端连接于逆变模块的输出端，谐振模块的输出端连接负载Ro。

根据本实用新型的一实施方式，逆变模块包括相互串联的两个逆变单元，谐振模块并联于一个逆变单元的两端。

根据本实用新型的一实施方式，逆变单元包括MOS管Q2及电容C2，MOS管Q2连接功率变换模块的输入端，电容C2并联于MOS管Q1的栅极与漏极之间。

根据本实用新型的一实施方式，谐振模块包括谐振电感Lr、谐振电容Cr、励磁电感Lm以及变压器，变压器并联于其中一个逆变单元的两端，谐振电感Lr与谐振电容Cr串联于逆变单元与变压器的原绕组之间，励磁电感Lm与变压器的原绕组并联。

根据本实用新型的一实施方式，LLC谐振电路还包括二极管D3及二极管D4，二极管D3及二极管D4并联于变压器的副绕组。

根据本实用新型的一实施方式，二极管D3及二极管D4均为碳化硅二极管。

根据本实用新型的一实施方式，LLC谐振电路还包括滤波电容，滤波电容C3并接于变压器的副绕组。

本实用新型还提供一种充电器，其包括上述任一所述的充电器的EMI优化系统。

本实用新型的有益效果在于，通过设置PFC电路及LLC谐振电路，PFC电路包括桥式整流电路以及功率变换模块。其中，电源电压与桥式整流电路连接，为其提供交流电。功率变换模块包括电抗器L、开关单元、二极管D1及电容C1，且二极管D1为碳化硅二极管；当开关单元为导通状态时，电源电压经过桥式整流电路整流滤波后输出至电抗器L中进行储能；当开关单元为截止状态时，电抗器L将储存的能量经过二极管D1后对电容放电，输出能量。当开关单元再次打开时，二极管D1反向截止。由于二极管D1为碳化硅二极管，其具有理想的反向恢复特性，几乎不存在反向电压，避免了反向电压造成的电磁干扰，由此优化了电路的EMI性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为实施例中的PFC电路图；

图2为实施例中的LLC谐振电路图。

附图标记说明

1-PFC电路；11-桥式整流电路；12-功率变换模块；121-开关单元；2-LLC谐振电路；21-逆变模块；22-谐振模块；211-逆变单元；221-变压器。

具体实施方式

以下将以图式揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本实用新型，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

请参考图1及图2，图1为PFC电路图，图2为LLC谐振电路的电路图。本实施例提供一种充电器的EMI优化电路，其包括PFC电路1及LLC谐振电路2。PFC电路1的输入端与电源电压相连，其输出端与LLC谐振电路2相连，电源电压经过PFC电路1后输出稳定的电压至LLC谐振电路2中，LLC谐振电路2接收电信号后输出至负载Ro。

具体的，PFC电路1包括桥式整流电路11以及功率变换模块12。其中，电源电压与桥式整流电路11连接，为其提供交流电。功率变换模块12包括电抗器L、开关单元121、二极管D1及电容C1。电抗器L、二极管D1及电容C1依次串联于桥式整流电路11的输出端，且电容C1的另一端与桥式整流电路11的输入端相连。开关单元121具有第一端以及第二端，其第一端连接于桥式整流电路11的输出端与二极管D1之间的节点，其另一端连接桥式整流电路11的输入端。LLC谐振电路2连接于PFC电路1的输出端，其包括逆变单元211及谐振模块22，逆变单元211的输入端与PFC电路1的输出端相连，谐振模块22的输入端连接于逆变模块21的输出端，谐振模块22的输出端连接有负载Ro。

需要说明的是，二极管D1为碳化硅二极管。

本实施例中，当开关单元121为导通状态时，电源电压经过桥式整流电路11整流滤波后输出至电抗器L中进行储能；当开关单元121为截止状态时，电抗器L将储存的能量经过二极管D1后对电容放电，输出能量。当开关单元121再次打开时，二极管D1反向截止。由于二极管D1为碳化硅二极管，其具有理想的反向恢复特性，几乎不存在反向电压，避免了反向电压造成的电磁干扰，由此优化了电路的EMI性能。

PFC电路1输出稳定的电压至LLC谐振电路2中，经过逆变模块21将直流电转换为交流电，并经过谐振模块22转换为高压直流电输出至负载Ro，由此实现高效率的能量转换。

具体的，逆变模块21包括相互串联的两个逆变单元211，谐振模块22并联于其中一个逆变单元211的两端。

每个逆变单元211包括MOS管Q2及电容C2。其中，MOS管Q2连接于功率变换模块12的输出端，电容C2并接与MOS管Q2的栅极与漏极之间。电容C2为等效电容。

谐振模块22包括谐振电感Lr、谐振电容Cr、励磁电感Lm以及变压器221，变压器221并联于其中一个逆变单元211的两端，谐振电感Lr及谐振电容Cr串联于该逆变单元211及变压器221之间，励磁电感Lm并接联变压器221的原绕组。

另外，LLC谐振电路2还包括二极管D3及二极管D4，二极管D3及二极管D4并接于变压器221的副绕组。电信号变压器221变压后经过二极管D3及二极管D4整流，并为负载Ro供电。

优选的，二极管D3及二极管D4均采用碳化硅二极管。在LLC谐振电路2调频时，LLC谐振电路3的频率会随着输入电压和输出负载的变动而变换，此时，为保持电路的稳定性，LLC谐振电路3的频率大于谐振电感Lr与谐振电容Cr的频率，导致电磁干扰产生。通过使用碳化硅二极管，利用其反向恢复特性，避免了电磁干扰的产生，由此提高了LLC谐振电路2的效率。

LLC谐振电路2还包括滤波电容C3，滤波电容C3并接于变压器221的副绕组。电信号经过变压器221变压，并经过二极管D3以及二极管D4整流，通过滤波电容C3进行滤波处理，有效降低脉动波纹系数，使得电路的工作性能更稳定。

本实用新型还提供一种充电器，包括上述充电器的EMI优化电路。

综上所述，通过将PFC电路1连接于LLC谐振电路2的输入端，PFC电路1包括桥式整流电路11及功率变换模块2，功率变换模块12包括电抗器L，开关单元121以及二极管D1；当开关管Q1为导通状态时，其电压经过桥式整流电路11整流滤波后输出至电抗器L中进行储能；当开关管Q1为截止状态时，电抗器L将储存的能量经过二极管D1后对电容C1放电，输出能量。当开关单元121再次打开时，二极管D1反向截止。由于二极管D1为碳化硅二极管，其具有理想的反向恢复特性，几乎不存在反向电压，避免了反向电压造成的电磁干扰，由此优化了电路的EMI性能。PFC电路1输出稳定的电压至LLC谐振电路2中，经过逆变模块21将直流电转换为交流电，并经过谐振模块22转换为高电压的直流电后输出至负载R，由此实现高效率的能量转换。

另外，通过将LLC谐振电路2中的二极管D3及二极管D4为碳化硅二极管，保证了LLC谐振电路2的稳定性，进一步优化了电路的EMI性能。

以上所述仅为本实用新型的实施方式而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种充电器的EMI优化系统，其特征在于，包括：

PFC电路(1)，其包括桥式整流电路(11)及功率变换模块(12)，所述功率变换模块(12)包括电抗器L、开关单元(121)、二极管D1及电容C1，所述电抗器L、所述二极管D1及所述电容C1依次串联于所述桥式整流电路(11)的输出端，且所述电容C1的另一端连接所述桥式整流电路(11)的输入端，且所述二极管D1为碳化硅二极管，所述开关单元(121)具有第一端和第二端，所述开关单元(121)的第一端连接于所述电抗器L与所述二极管D1之间的节点，其另一端与所述桥式整流电路(11)的输入端连接；及

LLC谐振电路(2)，其包括逆变模块(21)及谐振模块(22)及负载Ro，所述逆变模块(21)的输入端与所述功率变换模块(12)的输出端连接，所述谐振模块(22)的输入端连接于所述逆变模块(21)的输出端，所述谐振模块(22)的输出端连接负载Ro。

2.根据权利要求1所述的充电器的EMI优化系统，其特征在于，所述逆变模块(21)包括相互串联的两个逆变单元(211)，所述谐振模块(22)并联于一个所述逆变单元(211)的两端。

3.根据权利要求2所述的充电器的EMI优化系统，其特征在于，所述逆变单元(211)包括MOS管Q2及电容C2，所述MOS管Q2连接所述功率变换模块(12)的输入端，所述电容C2并联于所述MOS管Q1的栅极与漏极之间。

4.根据权利要求3所述的充电器的EMI优化系统，其特征在于，所述谐振模块(22)包括谐振电感Lr、谐振电容Cr、励磁电感Lm以及变压器(221)，所述变压器(221)并联于其中一个所述逆变单元(211)的两端，所述谐振电感Lr与所述谐振电容Cr串联于所述逆变单元(211)与所述变压器(221)的原绕组之间，所述励磁电感Lm与所述变压器(221)的原绕组并联。

5.根据权利要求4所述的充电器的EMI优化系统，其特征在于，所述LLC谐振电路(2)还包括二极管D3及二极管D4，所述二极管D3及所述二极管D4并联于所述变压器(221)的副绕组。

6.根据权利要求5所述的充电器的EMI优化系统，其特征在于，所述二极管D3及所述二极管D4均为碳化硅二极管。

7.根据权利要求4所述的充电器的EMI优化系统，其特征在于，所述LLC谐振电路(2)还包括滤波电容C3，所述滤波电容C3并接于所述变压器(221)的副绕组。

8.一种充电器，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的充电器的EMI优化系统。