[发明专利]LLC谐振变换器变频控制方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子设备，尤其是一种LLC谐振变换器的控制方法及其装置。

背景技术

近年来，高频化、高效率和高功率密度已成为开关电源的一种发展趋势。对于传统基于脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)的变换器，开关器件工作在硬开关状态，随着开关频率的提高，开关损耗会急剧增加，使得变换器效率降低，这限制了开关频率和功率密度的进一步提高。谐振变换器利用谐振元件使开关电压或者电流周期性地过零点，从而实现零电压开关(zero voltage switch，ZVS)或零电流开关(zero current switch，ZCS)，减小了开关损耗。LLC谐振变换器兼具串联谐振变换器与并联谐振变换器的优点，在宽输入范围和全负载范围内，能实现开关管的ZVS和次级整流二极管的ZCS，有效地解决了提高开关频率后带来的开关损耗难题。

目前LLC谐振变换器主要采用PWM和脉冲频率调制(pulse frequency modulation,PFM)技术。PWM调制是将变换器输出电压或电流与基准电压进行比较，得到的误差信号经过误差放大器补偿后生成控制电压，并将控制电压与固定频率的锯齿波进行比较，获得高、低电平的脉冲控制信号，再通过驱动电路控制开关管的导通和关断，实现开关变换器输出电压的调节。PWM调制结构简单，但因采用固定频率的锯齿波作为调制波，具有输入瞬态响应慢、负载瞬态响应慢等缺点。与含有固定频率锯齿波的PWM调制技术相比，PFM控制的LLC谐振开关变换器，开关频率可以调节，具有输入瞬态响应快，负载瞬态响应快等特点。电压型、电流型和电荷型PFM控制LLC谐振变换器是较为常见的LLC谐振变换器PFM控制技术。电压型PFM控制LLC谐振变换器中包含压控振荡器，控制环路由单电压环组成，动态响应速度较慢；电流型和电荷型PFM控制LLC谐振变换器通过采样初级谐振电感电流再经过整流电路将交流信号转化为直流信号，控制电路的结构复杂，变换器的体积大。

发明内容

本发明的目的是提供一种LLC谐振变换器的控制方法，使之克服现有的LLC谐振变换器控制技术的缺点，电路结构简单，且具有很好的瞬态响应，适用于多种拓扑结构的LLC谐振变换器。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：LLC谐振变换器变频控制方法,在LLC谐振变换器中获得更为良好的瞬态响应,包含如下手段:在每个开关周期内，检测输出电压，得到信号V_os，检测输入电压，得到信号V_is；将V_os和电压基准值V_ref送入误差放大器产生控制信号V_c；将V_os和V_is送入受控积分器经过积分后产生信号V_s；将V_c和V_s同时送入比较器生成信号V_p，将V_p送入到逻辑电路产生信号CC、信号VG1和信号VG2，信号CC控制受控积分器的复位，信号VG1和信号VG2控制变换器开关管的导通和关断。

本发明同时提供一种实现上述LLC谐振变换器变频控制方法的装置，由第一电压检测电路VS1、第二电压检测电路VS2、误差放大器EA、受控积分器IC、比较器CMP、逻辑电路LC、第一驱动电路DR1以及第二驱动电路DR2组成；第一电压检测电路VS1与误差放大器EA相连；第一电压检测电路VS1和第二电压检测电路VS2与受控积分器IC相连；误差放大器EA和受控积分电路IC的输出端连接在比较器CMP的输入端，比较器CMP的输出端与逻辑电路LC的输入端相连，逻辑电路LC的输出端分别连接受控积分器IC、第一驱动电路DR1和第二驱动电路DR2。

本发明所述的装置中,所述的逻辑电路LC由D触发器，延时器TL，与门AND，同或门NOR以及异或门XOR组成；D触发器的输出端连接至延时器TL的输入端；D触发器与延时器TL的输出端和与门AND的输入端相连,D触发器与延时器TL的输出端和同或门NOR的输入端相连,D触发器与延时器TL的输出端和异或门XOR的输入端相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明为LLC谐振变换器提供了一种简单可靠的控制方法，相比于传统的PFM控制LLC谐振变换器，简化了控制环路的设计，控制电路结构更简单，稳定性更好，可靠性更高。

二、本发明的LLC谐振变换器在负载发生改变时，能够快速调节开关管的导通和关断，负载瞬态响应性能高，系统稳定性好。