[發明專利]通過操作模式切換進行的LLC軟啟動

有效

• 申請號: 201080065116.3
• 申請日: 2010-12-13
• 公開（公告）號: CN102783004A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 孫博勝;羅宇偉;鐘·葉
• 申請（專利權）人: 德州儀器公司
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28;H02M1/32
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉國偉

技術領域

本發明涉及DC/DC轉換器，且更特定來說，涉及LLC?DC/DC轉換器。

背景技術

DC/DC(直流/直流)轉換器可見于許多電子裝置中。舉例來說，DC/DC轉換器通常見于PDA(個人數字助理)、蜂窩式電話及膝上型計算機中。這些電子裝置通常含有若干子電路，所述子電路具有與由電池或外部電源供應的電壓電平不同的電壓電平要求。DC/DC轉換器將直流電源從一個電壓電平轉換到另一個電壓電平，以滿足子電路所要求的電壓電平。

一種提供DC/DC轉換的方法是通過使用線性調節器。然而，對于例如膝上型計算機及蜂窩式電話等裝置，線性調節器可能消散太多的熱量。

DC/DC轉換器通過暫時儲存輸入能量且接著將所述能量釋放到處于不同電壓的輸出而將一個DC電壓轉換到另一個DC電壓。所述儲存可處于磁場儲存組件(例如，電感器、變壓器)或電場儲存組件(即，電容器)或兩者的組合中。舉例來說，此轉換方法相比于線性調節器在功率方面是更有效率的(通常75％到98％)。此效率對于增加電池操作的裝置的運行時間是有益的。

在不同的DC/DC轉換器拓撲之中，LLC(電感器電感器電容器)轉換器因為其具有的高效率、平滑波形及高功率密度，近來已經吸引到大量關注。LLC轉換器的高效率是歸因于零電壓切換(ZVS)的使用。ZVS減少切換損耗，這又提高LLC轉換器的效率。

LLC轉換器以諧振模式操作。在操作的諧振模式期間，具有固定工作循環(約50％)及可變周期的信號驅動功率開關。功率MOSFET(金屬氧化物半導體場效晶體管)通常用作功率開關。LLC轉換器的啟動時間是十分關鍵的。啟動時，LLC轉換器的輸出電容器通常被放電。當LLC轉換器開始為經放電的輸出電容器充電時，通過功率MOSFET汲取的瞬時電流或浪涌電流可能過大，且引起功率MOSFET停止運行。在LLC轉換器的啟動期間逐漸地為輸出電容器充電可防止功率MOSFET變得不可操作。

發明內容

附圖說明

圖1為LLC轉換器的實施例的示意圖。

圖2為施加到處于諧振模式的圖1的LLC轉換器的實施例的開關SW1及SW2的電壓的時序圖。

圖3為作為切換頻率F_S的函數的LLC轉換器的實施例的增益的曲線圖。

圖4為施加到處于PWM(脈沖寬度調制)模式的圖1的LLC轉換器的實施例的開關SW1及SW2的電壓的時序圖。

圖5為說明在啟動期間減少LLC轉換器中的浪涌電流的方法的實施例的流程圖。

圖6為全波非中心分接整流電路的實施例的示意圖。

具體實施方式

圖式及描述大體上揭示LLC轉換器的實例實施例。概括起來，LLC轉換器包括切換電路、諧振電路、整流電路及負載。在啟動期間，尤其在輸出電容器被放電時，浪涌電流可通過切換電路中的功率開關汲取。為限制此浪涌電流，LLC轉換器首先以PWM模式啟動。驅動所述功率開關的信號為PWM(脈沖寬度調制)信號，其具有固定的周期及可變的工作循環。使用PWM信號來驅動功率開關逐漸地為輸出電容器充電，從而保護所述功率開關免受浪涌電流。

當輸出電壓被充電到接近于輸出電壓設定點的預定電壓(輸出電容器此時充足電)時，驅動切換電路中的開關的信號將改變到具有可變周期及固定工作循環的諧振模式信號。如下文將更詳細解釋，以PWM模式啟動LLC轉換器且隨后改變為諧振模式降低了LLC轉換器中的電組件將被損壞的可能性。

圖1為展示LLC轉換器100的實施例的示意圖。圖1中的LLC諧振電路104包括電容器Cr、電感器Lr、電感器Lp及變壓器Tr。電容器Cr、電感器Lr及電感器Lp串聯連接。電感器Lr可由變壓器Tr的泄漏電感形成，或一離散電感器可用作其一部分。變壓器Tr的勵磁電感Lm與和變壓器Tr的初級繞組Pr并聯放置的離散電感器的組合可用于形成電感器Lp。

電容器Cr的一個連接在節點N2處連接到電感器Lr的連接。電感器Lr的另一個連接在節點N3處連接到變壓器Tr的初級繞組Pr的第一端及電感器Lp的第一連接。變壓器Tr的初級繞組Pr的第二端及電感器Lp的第二連接連接到接地。