[发明专利]升降压LLC谐振变换器的控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种升降压LLC谐振变换器的控制系统及方法。所述控制系统包括：存储器，用于存储变换器在各输入电压和各负载输出电流下的最佳相移值对应表；采样模块，用于对变换器的输入电压、输出电压及负载输出电流进行采样；PID计算模块，用于根据当前的输出电压与目标电压的差值计算占空比；相移计算模块，用于根据当前的输入电压和负载输出电流查表，若表中有对应的最佳相移值则作为相移设置值；若表中无对应的最佳相移值，则以表中与当前的输入电压和负载输出电流邻近的最佳相移值作为基准点，通过Phase＝k₁*ΔVin+k₂*ΔIo+k₃计算出相移设置值Phase。本发明拟合公式只涉及一次项，复杂度低，在不同工况下均可以计算出最佳的相移，保证变换器以最高效率模态工作。

技术领域

本发明涉及变电控制，特别是涉及一种升降压LLC谐振变换器的控制系统及方法。

背景技术

为了获得更宽的变换器电压输入范围，Buck-Boost(升降压)LLC谐振变换器被研发出来。该变换器适用于宽输入电压范围的场合，通过功率管的共用变换器减少了功率管的使用数量，缩小了变换器的体积。对升降压LLC谐振变换器进行控制时，存在一个对应于升降压LLC谐振变换器的效率达到最高点时的相移Phase。控制时使用的相移Phase若过小，会导致前级电感的电流过大，增大导通损耗；若相移Phase过大，则不存在足够大的负电流以实现功率管的软开关，会增大功率管的开关损耗，同样会降低变换器的效率。

发明内容

基于此，有必要提供一种高效且消耗的运算资源少的升降压LLC谐振变换器的控制系统及方法。

一种升降压LLC谐振变换器的控制系统，包括：存储器，用于存储升降压LLC谐振变换器在各输入电压和各负载输出电流下的最佳相移值对应表；采样模块，连接升降压LLC谐振变换器的输入端和输出端，用于对升降压LLC谐振变换器的输入电压、输出电压及负载输出电流进行采样；PID计算模块，连接所述采样模块，用于根据当前的输出电压与目标电压的差值计算占空比；相移计算模块，连接所述采样模块和存储器，用于根据当前的输入电压和负载输出电流查询所述对应表，若表中有对应的最佳相移值则作为相移设置值；若表中无对应的最佳相移值，则以所述对应表中与所述当前的输入电压和负载输出电流邻近的最佳相移值作为基准点，通过Phase＝k₁*ΔVin+k₂*ΔIo+k₃的拟合公式计算出相移设置值Phase，其中k₃为所述基准点的最佳相移值，ΔVin为所述当前的输入电压与所述基准点的输入电压的差值，ΔIo为所述当前的负载输出电流与所述基准点的负载输出电流的差值，k₁和k₂为对应的线性拟合系数；脉冲宽度调制模块，连接所述PID计算模块和相移计算模块，用于根据所述占空比和所述相移设置值对升降压LLC谐振变换器的升降压拓扑的开关管、LLC拓扑的开关管以及副边侧的同步整流管进行驱动控制。

在其中一个实施例中，所述采样模块包括输入电压采样电阻、输出电压采样电阻及负载输出电流采样电阻，所述负载输出电流采样电阻用于与负载串联形成负载支路，所述输出电压采样电阻用于与所述负载支路并联。

在其中一个实施例中，所述采样模块还包括采样放大隔离电路，所述采样放大隔离电路包括第一采样芯片、第二采样芯片及运算放大器，所述第一采样芯片的输入端连接所述输入电压采样电阻，所述第二采样芯片的输入端连接所述负载输出电流采样电阻，所述运算放大器的输入端连接所述输出电压采样电阻。

在其中一个实施例中，还包括：模数转换模块，输入端连接所述第一采样芯片的输出端、第二采样芯片的输出端及运算放大器的输出端，输出端连接所述PID计算模块和相移计算模块，用于将所述采样放大隔离电路采样得到的输入电压、输出电压及负载输出电流转换成数字信号。

在其中一个实施例中，包括集成有所述模数转换模块、所述PID计算模块、所述相移计算模块、所述脉冲宽度调制模块及所述存储器的微控制器或数字信号处理器。