[发明专利]一种级联变换器自适应不对称死区时间的控制系统

摘要

一种级联变换器自适应不对称死区时间的控制系统，包括电流采样电路、以微控制处理器为核心的控制电路和隔离驱动电路，在变换器的每一个工作周期内，电流采样电路采样变换器的输出电流Io，经过处理后输出给以微控制器为核心的控制电路，微控制处理器根据Io计算得到当前电路状态中前桥臂S1、S2两个开关管ZVS开启的最小电流I1min和I2min，再由I1min和I2min计算得到两个开关管所需的死区时间Tdead1和Tdead2，最后由微控制器为核心的控制电路调整输出驱动信号，实现S1和S2开关管死区时间的自适应不对称控制，减少因死区时间控制不合适导致开关管未完全实现ZVS开启而带来导通损耗和交叉损耗。

主权项

1.一种级联变换器自适应不对称死区时间的控制系统，级联变换器包括前级Buck‑Boost变换器和后级半桥LLC谐振变换器，两者级联构成Buck‑Boost LLC级联变换器，前级Buck‑Boost变换器设有原边侧上开关管S1和下开关管S2构成的前桥臂、上开关管S3和下开关管S4构成的后桥臂、前后两桥臂之间的连接电感L以及输出电容COUT，后级半桥LLC谐振变换器设有与前级Buck‑Boost变换器共用的上开关管S3和下开关管S4构成的桥臂、变压器TR、励磁电感Lm、谐振电感Lr、谐振电容Cr、输出电容Co、负载电阻R1以及二极管D1和D2；其特征在于：设置包括电流采样电路、以微控制处理器为核心的控制电路以及隔离驱动电路构成的控制系统与级联变换器形成闭环，在级联变换器的每一个工作周期内，电流采样电路采样级联变换器的输出电流Io，经运算放大和低通滤波处理后的输出电流Io’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用于执行精确死区时间的计算过程并产生具有一定周期和占空比的原边侧开关管S1和S2的控制信号，包括模数转换器ADC、逻辑控制单元LogicUnit以及定时器Timer，模数转换器ADC的输入端连接输出电流Io’，模数转换器ADC的输出与逻辑控制单元LogicUnit单向连接，逻辑控制单元LogicUnit的输出经过定时器Timer后输出至隔离驱动电路，隔离驱动电路输出两个驱动信号分别至开关管S1和S2的栅极，控制开关管S1和S2开启和关断；以微控制器为核心的控制电路根据经运算放大和低通滤波处理后的输出电流Io’计算得到级联变换器在当前工作状态下的前桥臂开关管S1在ZVS开启时对应的最小电流I1min和开关管S2和在ZVS开启时对应的最小电流I2min，由最小电流I1min计算得到开关管S1所需的死区时间Tdead1，由最小电流I2min计算得到开关管S2所需的死区时间Tdead2，根据死区时间Tdead1、Tdead2调整输出给隔离驱动电路的占空比信号，调整当前状态所对应开关管的死区时间，对开关管S1和S2的死区时间进行自适应不对称控制，减少因死区时间控制不合适导致开关管S1和S2未完全实现ZVS开启而带来导通损耗和交叉损耗。