[发明专利]一种LLC谐振变换器的软启动控制方法

说明书

本发明公开了一种LLC谐振变换器的软启动控制方法，应用于由逆变电路、LLC谐振腔、变压器和副边整流网络组成的LLC谐振变换器。该控制方法在软启动时优先以第一设定频率、占空比由小逐渐变大软启动，实现了软启动过程中变换器增益的平滑上升；并且软启动时钳位管驱动先于逆变电路中开关管驱动发出，实现了软启动过程中逆变电路开关管的全程ZVS，解决了软启动时由于硬开关导致的逆变电路开关管电压应力上升问题。本发明提出的控制方法具有更高的实用性与可靠性，控制方法灵活性强，能够实现单模态和多模态的软启动控制。

技术领域

本发明涉及开关变换器技术领域，具体涉及一种LLC谐振变换器的软启动控制方法。

背景技术

谐振变换器相对硬开关PWM调制变换器，具有开关频率高、开关损耗小、效率高、重量轻、体积小、电磁干扰噪声小、开关应力小等优点。而LLC谐振变换器具有原边开关管易实现全电压/负载范围内的ZVS(Zero Voltage Switch，零电压开关)，副边二极管易实现ZCS(Zero Current Switch，零电流开关)的特点，因此占据了电源行业的重要地位。

一般应用条件下，LLC谐振变换器副边往往会并联较大的滤波电容。在LLC谐振变换器初始状态时，该电容上电压为0V(启动时相当于短路状态)，变换器启动时需要对其进行充电，从而产生很大的冲击电流和电压，对于常规变频控制的LLC谐振变换器，占空比为0.5，开机时谐振腔电流会出现一个很大的直流分量，更容易引起冲击电流和电压过大的问题。针对上述问题，现有LLC谐振变换器软启动方案主要有：

1、高频软启动：在启动时，设计LLC谐振变换器PWM占空比为0.5，为了避免谐振腔电流的直流分量过大问题，设计启动时频率远高于正常工作时的频率，然后逐渐降低频率过渡到稳定工作时的频率，使得变换器进入闭环稳定工作状态。

2、定频占空比渐增软启动：在软启动时，设计LLC谐振变换器工作频率为正常工作时的最大频率，PWM占空比由小变大逐渐增加至0.5，然后进入LLC谐振变换器闭环控制，闭环调节至LLC谐振变换器稳定工作时所需要的频率，从而使得LLC谐振变换器进入闭环稳定工作状态。

3、高频占空比渐增软启动：结合上述方案1和方案2，在软启动时，设计开机频率高于正常工作时的频率，逐渐降低至稳定工作时的频率，且占空比由小变大逐渐增加至0.5，从而变换器进入闭环稳定工作的状态。

上述3种现有软启动技术方案较常用的LLC谐振变换器的电路原理图如图1所示，包括逆变电路101、LLC谐振腔102、变压器103和副边整流网络104。图中VIN为LLC谐振变换器的输入电源，Rload为LLC谐振变换器的输出负载。

其中的逆变电路101包括由开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4组成的全桥逆变电路；LLC谐振腔102包括谐振电感Lr、励磁电感Lm和谐振电容Cr；变压器303包括由原边绕组P1、副边绕组S1和S2组成的变压器TX1；整流网络304包括同步整流管SR1和SR2构成的全波整流电路，以及输出滤波电容Cout。