[發(fā)明專利]一種控制器和功率轉(zhuǎn)換器及控制功率轉(zhuǎn)換器的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110439651.7
• 申請(qǐng)日: 2011-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN102882376A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 拉茲洛·利普賽依;艾林·蓋爾格斯庫(kù);卡特林·波波維奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 凹凸電子（武漢）有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 陳煒;李德山

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功率供應(yīng)領(lǐng)域，特別涉及一種控制器和功率轉(zhuǎn)換器及控制功率轉(zhuǎn)換器的方法。

背景技術(shù)

圖1是現(xiàn)有直流/直流轉(zhuǎn)換器100的電路示意圖。直流/直流轉(zhuǎn)換器100包括變壓器102和與變壓器102初級(jí)線圈串聯(lián)連接的開關(guān)SW0。控制信號(hào)106通過控制開關(guān)SW0來(lái)控制直流/直流轉(zhuǎn)換器100的輸出功率。舉例來(lái)說(shuō)，控制信號(hào)106通過閉合開關(guān)SW0將變壓器102的初級(jí)線圈連接到功率源，例如，直流電壓V_DC，這樣會(huì)有初級(jí)電流I_P流過變壓器102的初級(jí)線圈。相應(yīng)地，次級(jí)電流I_S流經(jīng)變壓器102的次級(jí)線圈并流經(jīng)電感L，流向直流/直流轉(zhuǎn)換器100的輸出端。同時(shí)，電感L存儲(chǔ)磁能。控制信號(hào)106還通過斷開開關(guān)SW0將初級(jí)線圈和功率源切斷，這樣初級(jí)電流I_P就會(huì)被切斷。同時(shí)，電感L通過將磁能轉(zhuǎn)換成電能從而對(duì)直流/直流轉(zhuǎn)換器100的輸出端釋放功率。控制信號(hào)106通過增大開關(guān)SW0的占空比來(lái)增大直流/直流轉(zhuǎn)換器100的輸出，或通過減小開關(guān)SW0的占空比來(lái)減小直流/直流轉(zhuǎn)換器100的輸出。

當(dāng)初級(jí)電流I_P在一個(gè)特定范圍內(nèi)時(shí)，例如：|I_P|＜I_SPEC(I_SPEC為特定范圍閾值)，變壓器102的磁通量密度104與初級(jí)電流I_P成線性關(guān)系。正因如此，初級(jí)線圈轉(zhuǎn)移到次級(jí)線圈的功率可以由初級(jí)電流I_P控制。然而，由于變壓器的內(nèi)部特性，如果初級(jí)電流I_P超過了非飽和范圍，例如：|I_P|＞I_SATU(1_SATU為非飽和閾值)，變壓器102的磁通量密度104基本保持不變。非飽和閾值I_SATU大于上述提到的特定范圍閾值I_SPEC。因此，如果初級(jí)電流I_P超過了非飽和范圍，初級(jí)電流I_P則不能控制變壓器102的功率轉(zhuǎn)移。

直流/直流轉(zhuǎn)換器100中，控制信號(hào)106按照固定頻率閉合開關(guān)SW0。一方面，如果直流/直流轉(zhuǎn)換器100提供功率給重負(fù)載，控制信號(hào)106則增大開關(guān)SW0的占空比，這樣直流/直流轉(zhuǎn)換器100可以給重負(fù)載提供足夠的功率。這里提到的“重負(fù)載”指的是與“輕負(fù)載”相比而言消耗相對(duì)多能量的負(fù)載。不足的是，當(dāng)開關(guān)SW0的占空比大于占空比閾值時(shí)，初級(jí)電流I_P超過變壓器102的非飽和范圍，并且不能合理地控制變壓器102的功率轉(zhuǎn)移。另一方面，如果直流/直流轉(zhuǎn)換器100提供功率給輕負(fù)載，控制信號(hào)則減小開關(guān)SW0的占空比。這里提到的“輕負(fù)載”指的是與“重負(fù)載”相比而言消耗相對(duì)較少能量的負(fù)載。然而，由于直流/直流轉(zhuǎn)換器100對(duì)開關(guān)SW0在固定頻率上進(jìn)行閉合操作，所以當(dāng)直流/直流轉(zhuǎn)換器100提供功率給輕負(fù)載時(shí)，直流/直流轉(zhuǎn)換器100的功率轉(zhuǎn)換效率較低。

圖2A是另一種現(xiàn)有直流/直流轉(zhuǎn)換器200的電路示意圖。直流/直流轉(zhuǎn)換器200是一種電感-電感-電容(Inductor-Inductor-Capacitor，簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)LC)諧振轉(zhuǎn)換器。直流/直流轉(zhuǎn)換器200給負(fù)載214提供輸出功率。如圖2A所示，直流/直流轉(zhuǎn)換器200包括一對(duì)開關(guān)SW1和SW2，還包括電容202、電感204、變壓器208和整流器212。電感210代表變壓器208初級(jí)線圈的等效電感。占有一半占空比的脈沖寬度調(diào)制(Pulse-Width?Modulation，簡(jiǎn)稱為PWM)信號(hào)206交替打開以及閉合開關(guān)SW1和開關(guān)SW2，從而產(chǎn)生振蕩電流I_OSC，振蕩電流I_OSC流經(jīng)電容202、電感204，以及電感210。PWM信號(hào)206通過控制開關(guān)SW1和開關(guān)SW2的開關(guān)頻率f₂₀₆來(lái)控制直流/直流轉(zhuǎn)換器200的輸出功率。

更具體地，直流/直流轉(zhuǎn)換器200具有由電容202、電感204、變壓器208和負(fù)載214決定的諧振頻率f_R。PWM信號(hào)206控制開關(guān)SW1和開關(guān)SW2的開關(guān)頻率f₂₀₆接近諧振頻率f_R，這樣直流/直流轉(zhuǎn)換器200可以給負(fù)載214提供更大的功率，或者PWM信號(hào)206控制開關(guān)SW1和開關(guān)SW2的開關(guān)頻率f₂₀₆遠(yuǎn)離諧振頻率f_R，這樣直流/直流轉(zhuǎn)換器200可以給負(fù)載214提供較小的功率。