[发明专利]一种同步整流LLC变换器的数字控制系统及其控制方法

摘要

一种同步整流LLC变换器的数字控制系统及其控制方法，包括电压采样电路、运算放大电路、低通滤波电路、微控制器和隔离驱动电路。在LLC变换器的每一个工作周期内，通过电压采样电路分别在LLC变换器副边侧的同步整流MOS管关断之前和关断之后各采集一次同步整流MOS管的漏端电压，并通过微控制器将上述两个漏端电压进行比较判断，根据实时判断的结果来控制下一周期同步整流MOS管驱动信号的周期和占空比，最终使同步整流MOS管的关断点稳定在其电流过过零点处附近，因此，同步整流LLC变换器就稳定工作在最优效率点附近。

主权项

1.一种同步整流LLC变换器的数字控制系统，其特征在于：包括电压采样电路、运算放大电路、低通滤波电路、以微控制器为核心的控制电路和隔离驱动电路，电压采样电路采样LLC变换器副边侧同步整流MOS管的漏端电压，经过运算放大电路、低通滤波电路后输出给以微控制器为核心的控制电路，以微控制器为核心的控制电路输出的信号包括通过隔离驱动电路输出驱动LLC变换器原边侧MOS管的栅驱动信号和副边侧同步整流MOS管的栅驱动信号以及给运算放大电路的反馈信号；电压采样电路包括电阻R1、电阻R2以及二极管Db，电阻R1的一端连接电源电压Vcc,电阻R1的另一端连接电阻R2的一端和二极管Db的阳极，二极管Db的阴极连接LLC变换器副边侧中任一个同步整流MOS管的漏端；运算放大电路包括运算放大器OpAmp和电阻RF，运算放大器OpAmp的异名端连接电压采样电路中电阻R2的另一端，电阻RF跨接在运算放大器OpAmp的异名端和输出端之间；低通滤波电路包括电阻R0和电容C0，电阻R0的一端连接运算放大器OpAmp的输出端，电阻R0的另一端连接电容C0的一端并作为低通滤波电路的输出端，电容C0的另一端接地；以微控制器为核心的控制电路包括数模转换器DAC、模数转换器ADC0、逻辑控制单元以及两个定时器TIMer1和TIMer2，模数转换器ADC0的输入端连接低通滤波电路的输出端，模数转换器ADC0的输出与逻辑控制单元双向连接，逻辑控制单元的一路输出经过定时器TIMer1后输出连接LLC变换器副边侧同步整流MOS管的栅极，另一路输出经过定时器TIMer2后，再经过隔离驱动电路输出连接LLC变换器原边侧MOS管的栅极，还有一路输出经数模转换器DAC后连接至运算放大器OpAmp的同名端；当控制系统处于工作状态时，在LLC变换器的每一个开关周期内，通过电压采样电路分别在LLC变换器副边侧的同步整流MOS管关断之前和关断之后各采集一次同步整流MOS管的漏端电压，并通过微控制器将上述两个漏端电压进行比较判断，根据实时判断的结果来控制下一开关周期同步整流MOS管驱动信号的周期和占空比，最终使同步整流MOS管的关断点稳定在其电流过零点处附近，同步整流LLC变换器就稳定工作在最优效率点附近；包括以下步骤：(1)在LLC变换器副边侧的同步整流MOS管关断之前，电压采样电路采集同步整流MOS管的漏端电压，该漏端电压经运算放大电路和低通滤波电路后记为VSR1，将VSR1经模数转换器ADC0转换成数字电压，存入微控制器中的逻辑控制单元；(2)同一开关周期内，在LLC变换器副边侧的同步整流MOS管关断之后，电压采样电路采集同步整流MOS管的漏端电压，该漏端电压经运算放大电路和低通滤波电路后记为VSR2，将VSR2经模数转换器ADC0转换成数字电压，存入微控制器中的逻辑控制单元；(3)逻辑控制单元对VSR1和VSR2进行比较，根据比较结果来调整同步整流MOS管驱动信号的周期及占空比；若VSR1VSR2,此时同步整流MOS管恰好在其电流过零点关断，则需进行进一步的判断，若VSR1为正或者VSR2大于同步整流MOS管关断时其漏端电压经电压采样电路、运算放大电路和低通滤波电路后得到的电压VSR(OFF)，则微控制器会控制减少下一开关周期同步整流MOS管栅端驱动信号的高电平时间，将下一开关周期同步整流MOS管的关断时间提前，若VSR1为负且VSR2小于同步整流MOS管关断时其漏端电压经电压采样电路、运算放大电路和低通滤波电路后得到的电压VSR(OFF)，则下一开关周期同步整流MOS管的关断时间保持不变。