[发明专利]一种Buck-Boost LLC两级变换器的能量反馈的轻载控制方法

说明书

本发明公开了一种Buck‑Boost LLC两级变换器能量反馈的轻载控制方法，属于发电、变电或配电的技术领域。在每个轻载工作周期，微控制器配置定时器进入能量反馈控制模式，并产生一组有相位差的原、副边侧开关信号，进而分别驱动原边侧的开关管与副边侧的整流管，使副边侧的端电压翻转，实现负载的能量通过谐振回路进而传递回源，由此降低输出电压。在进入能量反馈控制模式后，每个周期能量都会部分反馈回原边。本发明通过加入相位调节，解决轻载状态下输出能量过剩的问题，保证了输出电压的稳定性，提高了轻载状态下两级变换器的调压能力。

技术领域

本发明涉及Buck-Boost LLC变换器，尤其是一种Buck-Boost LLC两级变换器的能量反馈的轻载控制方法，属于发电、变电或配电的技术领域。

背景技术

LLC谐振变换器能够在全负载范围内实现开关管的零电压开通以及副边侧整流管的零电流关断，具有高效率的特点，但是LLC谐振变换器调压能力弱且常采用脉冲频率调制稳定输出电压，这不利于磁性元件、电磁干扰的设计。而Buck-Boost LLC两级变换器可以经过前级调压来改善，在死区时间内前级和后级的电流的叠加可以增强集成电桥的软开关能力。两级电流在导通期间内部分相互抵消，从而减少了导通损耗并提高了整体效率。Buck-Boost变换器具有升降压的功能，因此减小了开关管的电压应力。因此，Buck-Boost LLC两级变换器开始得到越来越多的关注。

然而，当LLC谐振变换器工作在轻载状态下时，由于寄生电容等因素的影响，会出现输出电压偏高的问题。而Buck-Boost LLC两级变换器工作在轻载状态下也会有输出电压调节的问题，为了克服此问题，现有控制方法主要分为：让电路进入间歇模式的控制方法、增加假负载的控制方法、能量反馈的控制方法。然而，让电路进入间歇模式会引起较大的输出电压纹波，增加假负载则会让能量消耗进而降低变换器的效率。而能量反馈控制的研究目前只限于LLC电路，将能量反馈控制方式直接应用在Buck-Boost LLC级联型拓扑中存在母线电容能量过剩、功率管应力过大、输出纹波较大等问题。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了一种针对Buck-Boost LLC两级变换器的能量反馈的轻载控制方法，在原边侧开关管之前控制整流管，通过相位差的调整使输出能量部分回馈给原边，提高Buck-Boost LLC两级变换器在轻载下调节输出电压的能力，实现了FSBB(Four Switch Buck Boost，四开关升降压电路)与LLC级联拓扑的能量反馈的轻载控制，解决了Buck-Boost LLC两级变换器轻载下输出电压偏高的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种两级Buck-Boost LLC变换器的能量反馈的控制方法，两级变换器包括前级Buck-Boost变换器与后级LLC谐振变换器级联构成。通过微控制器超前控制整流管，改变开关管的导通顺序并设置整流管与开关管的相移，实现输出能量的反馈。

Buck-Boost LLC两级变换器包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、前级电感组成的四开关管前级Buck-Boost变换器，以及，励磁电感、谐振电感、谐振电容、变压器、第一整流管、第二整流管、输出电容组成的后级LLC变换器，第一开关管与第二开关管串联组成第一桥臂，第三开关管与第四开关管串联组成第二桥臂，前级电感接在第一桥臂中点和第二桥臂中点之间，输入电压源接在第一开关管漏极与原边地之间，第三开关管的漏极经母线电容接地，谐振电感、谐振电容、励磁电感串联组成的串联支路接在第二桥臂中点和原边地之间，变压器原边绕组与励磁电感并联，第一整流管与第二整流管反向串联组成的支路接在变压器副边绕组两端，第一整流管源极与第二整流管源极的连接点接入副边地，输出电容接在副边绕组抽头和副边地之间，负载并接在输出电容两极之间。

在变换器的每个能量反馈控制的工作周期内，控制的具体过程如下：