[發(fā)明專利]具間歇模式控制器的同步整流電路及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810096167.7
• 申請日: 2008-05-09
• 公開（公告）號: CN101577494A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王彬;吳洪洋;應(yīng)建平;辛?xí)阅?/a>;吳其昆
• 申請（專利權(quán)）人: 臺達(dá)電子工業(yè)股份有限公司
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28;H02M7/12;H02M3/335;H02M7/23
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 龍 洪;霍育棟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具間歇模式控制器的同步整流電路的工作方式，尤其涉及一種具間歇模式控制器的LLC(雙電感加單電容)串聯(lián)諧振變換器電路與一種具間歇模式控制器的降壓變換器電路。?

背景技術(shù)

隨著對電源功率密度和電路效率的要求不斷提高，諧振變換器由于其極高的變換效率而受到越來越多的重視和應(yīng)用。?

但諧振變換器的輕載效率尚不能滿足用戶要求。這是因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)全程軟切換，諧振變換器在輕載時(shí)需要一定大小的激磁電流，它會引起一定的通態(tài)損耗和開關(guān)損耗等固有損耗，這些損耗在輕載占的比重要遠(yuǎn)大于重載時(shí)的比重。圖1為一已知的LLC串聯(lián)諧振變換器的電路圖。該圖1中顯示的是由Lr，Cr，Lm三個(gè)元件串聯(lián)構(gòu)成一諧振回路的串聯(lián)諧振LLC全橋變換器。其接收一輸入電壓Vin及產(chǎn)生一輸出電壓Vo，且更包括一輸入電容Ci、切換開關(guān)Q1-Q4、一變壓器T具一一次側(cè)線圈與兩個(gè)二次側(cè)線圈、一整流電路具同步整流開關(guān)Q5-Q6、一輸出電容Co與一負(fù)載RL。圖2為該已知的LLC串聯(lián)諧振變換器在輕載時(shí)的工作波形圖。在圖2中顯示了該LLC串聯(lián)諧振變換器在輕載時(shí)的主要工作波形。其中VQ1～VQ4分別是一次側(cè)切換開關(guān)Q1～Q4的驅(qū)動(dòng)信號，VQ5與VQ6是二次側(cè)同步整流開關(guān)Q5與Q6的驅(qū)動(dòng)信號，iLr是諧振電流的波形，iLm是激磁電流的波形，兩者之差就是理想變壓器T的一次側(cè)電流ipo，其中區(qū)域A部分的電流是從二次側(cè)流向一次側(cè)，B部分的電流是從一次側(cè)流向二次側(cè)。這樣的工作狀態(tài)會造成每一個(gè)開關(guān)周期中理想變壓器的電流都會先從二次側(cè)流向一次側(cè)，再由一次側(cè)流向二次側(cè)，而實(shí)際輸出至負(fù)載RL的電流只占有很小的比重。同時(shí)為保證LLC全程軟切換，激磁電流iLm在輕載時(shí)也必須維持與滿載時(shí)相當(dāng)，這都會增加電路?通態(tài)損耗。因此，在不進(jìn)行改進(jìn)的情況下，上述諧振電路的輕載效率要遠(yuǎn)小于重載的效率。?

現(xiàn)有技術(shù)提出了間歇模式的工作方式來提高諧振電路的輕載效率，圖3為該已知的LLC串聯(lián)諧振變換器在輕載時(shí)按現(xiàn)有技術(shù)的間歇模式工作的控制時(shí)序圖。在圖3顯示該已知的LLC串聯(lián)諧振變換器在輕載時(shí)的主要工作波形。其中Vds是測量切換開關(guān)的漏極與源極間的電壓，t0～t4是一個(gè)間歇模式的工作周期，t0～t2是工作時(shí)間，t2～t4是間歇時(shí)間。由于這種工作方式可以實(shí)現(xiàn)諧振變換器只在工作時(shí)間t0～t2內(nèi)向輸出電容Co充電，在這段工作時(shí)間內(nèi)諧振變換器等效于重載情況下工作，諧振變換器的開關(guān)頻率和諧振電流均與重載情況相同，可以保證以較高的變換效率向二次側(cè)傳遞能量；而在間歇時(shí)間t2～t4時(shí)間內(nèi)，諧振變換器停止工作，由輸出電容Co向負(fù)載RL提供能量，因此諧振變換器輕載時(shí)在整個(gè)時(shí)間范圍的變換效率也就等于t0～t2工作時(shí)間內(nèi)的重載工作效率。?

但傳統(tǒng)的這種間歇模式的工作方式?jīng)]有對二次側(cè)同步整流時(shí)序進(jìn)行最適化處理，這將影響到整體效率的提升。傳統(tǒng)的間歇模式的工作方式對同步整流的處理主要有兩種，一是與一次側(cè)對應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號基本相同的時(shí)刻開關(guān)同步整流信號(忽略因線路傳輸延時(shí)等問題造成二次側(cè)同步整流信號與一次側(cè)驅(qū)動(dòng)信號的時(shí)刻不同)。如圖3所示，在t0時(shí)刻，二次側(cè)驅(qū)動(dòng)信號VQ5與相對應(yīng)的一次側(cè)驅(qū)動(dòng)信號VQ1及VQ4同時(shí)開通。由于在時(shí)刻t0之前的工作停止時(shí)間內(nèi)，諧振電路中的諧振回路經(jīng)過自由衰減震蕩，諧振電感和激磁電感電流以及諧振電容電壓都已基本接近為零，在t0時(shí)刻開通二次側(cè)同步整流開關(guān)后，二次側(cè)電壓(電容Co上電壓)經(jīng)變壓器折算后直接載入到一次側(cè)激磁電感Lm上，會造成二次側(cè)能量(電容Co中存儲的能量)向一次側(cè)諧振回路的回灌。如圖3所示，輸出電壓Vo在t0～t1時(shí)刻內(nèi)由于能量的回灌而出現(xiàn)一個(gè)急劇的下降，這會造成下一次向二次側(cè)傳遞的電流的增大，損耗也因此增加。在傳統(tǒng)的處理方法中，也有在間歇模式的工作方式中完全關(guān)掉同步整流的做法，也就是在工作時(shí)間t0～t2內(nèi)，二次側(cè)電流通過同步整流開關(guān)Q5、Q6向二次側(cè)的輸出電容Co充電，這可以有效地防止二次側(cè)能量向一次側(cè)回灌，但缺點(diǎn)就是體二極管的導(dǎo)通壓降遠(yuǎn)大于同步整流壓降，會增?加正常向二次側(cè)傳遞能量時(shí)的通態(tài)損耗。?

為解決以上傳統(tǒng)控制上的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了新的控制方法，以期將諧振電路的輕載效率提高到極限。?

發(fā)明內(nèi)容

本案主要目的在于提供一種具間歇模式控制器的同步整流電路的工作方式，以期降低損耗并將同步整流電路的輕載效率提高到極限，其可運(yùn)用于一LLC諧振轉(zhuǎn)換器電路與一降壓轉(zhuǎn)換器電路。?