[发明专利]谐振式转换电路及谐振控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种谐振式转换电路及谐振控制器，尤其涉及一种具有谐振脱离防止功能的谐振式转换电路及谐振控制器。

背景技术

谐振转换电路由于可以达到零电压切换(Zero Voltage Switching)或零电流切换(Zero Current Switching)，故有高转换效率的优点，尤其是半桥式LLC转换电路，被越来越广泛地关注和应用。

请参见图1，为半桥式LLC转换电路的增益(Gain)对工作频率(Frequency)的关系示意图，其中频率f1对应额定满载下的频率，而频率f2为谐振曲线的峰值对应的频率，同时也是划分零电压切换工作区域ZVS和零电流切换工作区域ZCS的边界。在零电压切换工作区域，增益随工作频率的升高而降低，而在零电流切换工作区域，增益随工作频率的升高而升高。半桥式LLC转换电路通常被设计工作在零电压切换区域，以降低开关损耗。如果半桥式LLC转换电路进入零电流切换工作区域，则会产生严重后果。首先，半桥式LLC转换电路失去对输出电压的控制能力，负反馈变为正反馈。其次，半桥式LLC转换电路的切换损耗变大。

以往的零电流切换保护方法有采用提升工作频率的方法或采用限制最小工作频率的方法来避免LLC转换电路进入零电流切换工作区域。然而，无论哪种方法均不能保证系统无论任何情况下都不进入零电流切换工作区域，例如在系统异常或参数设计错误的时候。

发明内容

鉴于现有技术中，零电流切换保护方法无法确保谐振转换电路于任何情况都不进入零电流切换工作区域。本发明的谐振式转换电路及谐振控制器则根据操作模式的不同，于检测到谐振脱离状态时，提供不同的保护功能。如此，于不同的情况均可提供适当的保护，使得谐振式转换电路可确保不操作于零电流切换工作区域。

为达上述目的，本发明提供了一种谐振式转换电路，包含一谐振电路、一电流检测电路、一输出检测电路以及一谐振控制器。谐振电路具有一初级侧及一次级侧，谐振电路于初级侧接收一电力并于次级侧提供一输出电压。电流检测电路耦接谐振电路的初级侧，以检测流经谐振电路的初级侧的一谐振电流并产生一电流检测信号。输出检测电路耦接谐振电路的次级侧以根据输出电压产生一反馈信号。谐振控制器产生一时脉信号并根据反馈信号调整时脉信号的一操作频率以调整谐振电路的输出电压，谐振控制器包含一谐振脱离保护单元，根据时脉信号的相位检测电流检测信号，以判断谐振电路是否进入一谐振脱离状态。其中，谐振控制器操作于一启动模式或一正常工作模式，谐振控制器于谐振电路进入谐振脱离状态时，对应操作于启动模式或正常工作模式，进行对应的一保护程序。

本发明也提供了一种谐振控制器，用以控制一谐振电路进行电力转换，谐振控制器包含一扫频单元、一谐振脱离保护单元以及一逻辑控制单元。扫频单元产生一时脉信号，并于谐振控制器启动后执行一扫频程序，使时脉信号的一操作频率随时间降低，于扫频程序之后，根据代表谐振电路的一谐振电流的一电流检测信号，调整时脉信号的操作频率。逻辑控制单元根据时脉信号控制谐振电路进行电力转换。谐振脱离保护单元根据时脉信号的相位检测代表谐振电路的一谐振电流的一电流检测信号，以判断谐振电路是否进入一谐振脱离状态，其中，谐振脱离保护单元于谐振电路进入谐振脱离状态时，根据代表谐振控制器的操作模式的一指示信号，产生对应的一保护信号，使逻辑控制单元进行对应的一保护程序，操作模式包含一启动模式及一正常工作模式。

以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本发明的申请专利范围。而有关本发明的其他目的与优点，将在后续的说明与图示加以阐述。

附图说明

图1为半桥式LLC转换电路的增益对工作频率的关系示意图。

图2为于零电压切换工作区域和零电流切换工作区域切换时谐振电路的谐振电流的波形图。

图3为根据本发明的一第一较佳实施例的谐振式转换电路的电路示意图。

图4为根据本发明的一第二较佳实施例的谐振式转换电路的电路示意图。

附图标记：

现有技术：

f1、f2：谐振频率

ZVS：零电压切换工作区域

ZCS：零电流切换工作区域

本发明：

100、200：谐振控制器

102、202：下降沿触发器

104、204：D型触发器

106、108、206、208：与门

110：计数器

112：或门

114：重启保护器