[发明专利]电荷控制LLC谐振变换器的拓扑结构及其负载前馈方法

权利要求书

1.一种电荷控制LLC谐振变换器的拓扑结构，其特征在于，包括：直流输入电路，开关桥臂，谐振腔，变压器和整流负载电路；

所述直流输入电路通过开关桥臂和谐振腔相连接，所述谐振腔通过变压器连接到整流负载电路；LLC谐振变换器还包括：输出电流检测单元、输入电压检测单元、电荷检测单元和控制单元；

所述控制单元包括：数字控制器和驱动放大单元；

所述数字控制器包括：ADC模块、运算单元、模拟比较模块和DAC模块，PWM模块；

所述输出电流检测单元和输入电压检测单元的输出端连接到数字控制器的ADC模块输入端口，ADC模块转换后的数据输出给运算单元，实现前馈控制系数的计算；

所述电荷检测单元包括：电荷调理电路和斜坡补偿发生电路；

所述电荷调理电路输入端连接到LLC谐振变换器将谐振电流信号积分转换为电压信号；

所述斜坡补偿发生电路产生上升斜率恒定的斜坡电压，其和电荷调理电路的输出相叠加作为电荷检测单元的输出；

所述电荷检测单元输出端连接到所述数字控制器的模拟比较模块的同相输入端口，模拟比较模块的反相输入端连接到DAC模块，由运算单元计算出在半个开关周期时间段内被控支路的电荷上限阈值送到DAC模块；

所述模拟比较模块的输出CMP_OUT作为逻辑触发信号来改变PWM模块的计数方向从而产生控制信号，该控制信号经过PWM模块和驱动放大单元后输出的驱动信号连接到开关桥臂的开关管门极以控制LLC谐振变换器功率传递，从而实现被控支路的电荷控制。

2.根据权利要求1所述的一种电荷控制LLC谐振变换器的拓扑结构，其特征在于：所述数字控制器还包括捕获模块，其输入端连接到PWM模块的输出端，对产生的驱动脉冲进行开关周期测量，测出的开关周期或开关频率实现前馈控制系数的计算。

3.根据权利要求1所述的一种电荷控制LLC谐振变换器的拓扑结构的负载前馈方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据电荷控制LLC谐振变换器大信号模型得到负载电流前馈系数和输出电压、开关频率和输入电压之间的定量方程；

S2、对所述负载电流前馈系数进行线性化近似处理，以得到简化的前馈系数计算方程；

S3、结合采样得到的输入、输出端电压和输出电流以及开关频率，以得到预测负载功率；

S4、根据所述预测负载功率，以得到负载功率的预测前馈控制量期望值；

S5、把所述负载功率的预测前馈控制量期望值加入LLC谐振变换器的电压外环输出中，使LLC谐振变换器输入的功率随负载功率快速调节，以保证整个系统输入功率与输出功率的动态平衡。

4.根据权利要求3所述的负载前馈方法，其特征在于：载前馈方法需要采样输入电压、输出电压、输出电流和开关频率，所需负载前馈系数在负载跳变时是逐周期实时计算变化的。