[发明专利]一种数字软开关调制器

说明书

本发明提供了一种数字软开关调制器，属于数字控制、谐振软开关电源和脉冲密度调制领域，数字开关调制器包括：A/D转换器、逻辑转换器、软开关和D/A转换器。A/D转换器用于比较模拟反馈电压和基准电压的大小，输出比较输出信号；逻辑转换器接收比较输出信号，当比较输出信号为低电平时，结合一对互补的激励方波信号和一个直流方波信号，控制驱动信号G1和G2的输出；软开关用于采用驱动信号驱动MOS管，输出交流方波脉冲；D/A转换器通过LC低通滤波整流后的脉动直流方波，获取模拟输出电压；并在模拟输出电压分压后通过光耦隔离，输出模拟反馈电压。本发明提供的数字软开关调制器具有电路简单、转化效率高和应用广泛的优点。

技术领域

本发明属于数字控制、谐振软开关电源和脉冲密度调制领域，更具体地，涉及一种数字软开关调制器。

背景技术

随着碳达峰和碳中和的目标逐步实现，必须以科技创新为先导，电力电子的高效率转化和可靠的电控技术要求刻不容缓。

现有的数字开关电源使用方波占空比PWM调制，需要数字处理技术芯片DSP与程序代码进行控制，整个控制流程比较复杂；并且现有数控技术处理后的PWM波控制功率器件是硬开关，效率无法提高。

现有软开关技术最初提出的是100％占空比谐振变换器，转化效率很高，但是在频率固定的情况下无法通过改变占空比调节电压，无法实现稳压。因此，后来提出了LLC谐振变换器，其是一种改进型的串联谐振变换器，由于在整个负载范围下都是以零电压开关条件下工作，因此具有较高的效率，并且可以通过调整工作频率实现稳压，但是工作频率变化范围比较窄，不适合宽电压输入范围，现实中LLC谐振变换器的电路要配合功率因数矫正器PFC使用，其复杂性和局限性使其没有得到广泛应用。

除此之外，现有脉冲密度调制一般用于开环场合中，在闭环场景中工作稳定性差，功率调节呈有级调功方式，在现有改进闭环较稳定脉冲密度调制中，采用的是单个直流脉冲，可以更好地应用在硬开关中，但是目前罕见将脉冲密度调制应用于软开关。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种数字软开关调制器，旨在解决现有的LLC谐振变换器由于在频率固定的情况下无法通过改变占空比调节电压且需要功率因数矫正器PFC配合使用，导致LLC谐振变换器无法得到广泛应用的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种数字软开关调制器，包括：顺次相连的A/D转换器、逻辑转换器、软开关和D/A转换器；D/A转换器的输出端与A/D转换器的输入端相连；

A/D转换器用于比较模拟反馈电压FB和基准电压VREF的大小，输出比较输出信号VO1，将模拟反馈电压FB数字化；

逻辑转换器用于接收比较输出信号VO1，当比较输出信号VO1为高电平时，驱动信号G1和G2输出为0；当比较输出信号VO1为低电平时，结合一对互补的激励方波信号(H和L)和一个直流方波信号Q1，将比较输出信号VO1进行频率和相位的量化，控制驱动信号G1和G2的输出；其中，互补的激励方波信号和直流方波信号的频率相同，直流方波信号Q1的相位超前互补的激励方波信号(H和L)；

软开关为100％占空比的谐振变换器，用于采用驱动信号G1和G2分别驱动第一MOS管和第二MOS管，输出交流方波脉冲CD；其中，交流方波脉冲CD的波形为脉冲密度调制波形；

D/A转换器用于通过LC低通滤波对整流后的脉动直流方波进行滤波，获取模拟输出电压VO；并在模拟输出电压VO分压后通过光耦隔离，输出模拟反馈电压FB；

其中，当基准电压VREF为稳压时，模拟输出电压VO为稳压；当基准电压VREF为变压时，模拟输出电压VO为放大电压。

进一步优选地，A/D转换器为比较器，比较器的同向输出端输入模拟反馈电压FB，反向输出端输入基准电压VREF，当模拟反馈电压FB大于基准电压VREF时，比较输出信号为高电平；当模拟反馈电压FB小于基准电压VREF时，比较输出信号为低电平。